I ricercatori del settore tessile preparano le cellule staminali per diventare tessuti organici
Data di pubblicazione:Secondo l’Organ Procurement and Transplantation Network, quasi 3.000 persone sono morte in attesa di un trapianto di organi nel 2022, e più di 100.000 persone rimangono in lista d’attesa. Immaginando un futuro senza bisogno di organi da donatori, un ricercatore dello Stato NC sta gettando le basi per coltivare cellule staminali in tessuti di organi sostitutivi.
Jessica M.Gluck, professore assistente di ingegneria tessile, chimica e scienza nel Wilson College of Textiles, studia i microambienti nel corpo umano. Questi microambienti favoriscono la crescita e l’attività cellulare e hanno proprietà fisiche e meccaniche diverse a seconda di dove si trovano nel corpo.
Il laboratorio di Gluck esperimenti con materiali nanofibrosi per creare impalcature in grado di trasferire cellule staminali nel corpo. Le cellule prelevate da un individuo possono essere essenzialmente riprogrammate in cellule staminali di tipo embrionale. Le cellule staminali sono pluripotenti, quindi possono rigenerarsi in qualsiasi cellula del corpo. Gluck e il suo team alterano le proprietà dell'impalcatura nanofibrosa per imitare determinati microambienti, che a loro volta incoraggiano le cellule staminali a diventare un tipo specifico di cellula o a crescere in un tessuto specifico.
IMPARENTATO
La ricerca scientifica di base che si svolge nel laboratorio di Gluck rafforzerà la futura ricerca applicata focalizzata sulla riparazione e sulla crescita degli organi: comprendere le sfumature dello sviluppo cellulare aiuterà i ricercatori a imparare come prevenire le malattie e creare nuovi tessuti.
“Non avremmo bisogno di organi o tessuti donati. Le persone non avrebbero bisogno di preoccuparsi che i loro corpi rigettino gli organi trapiantati", ha detto Gluck. “Siamo ancora lontani da questa realtà, ma penso che nei prossimi 20 anni inizieremo a vedere questo processo diventare più fattibile nella medicina personalizzata”.
In superficie i tessuti sembrano calzini e asciugamani. Quando guardi al settore nel suo insieme, guardi cose fatte di polimeri, che è praticamente tutto.
Gluck e il suo team sperimentano la creazione di impalcature che imitano specificamente i microambienti nel cuore e nella cornea. La ricerca coinvolge un mix di ingegneria tessile, ingegneria biomedica, medicina e ingegneria meccanica. Gluck ha lavorato a fianco del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica e il Dipartimento Paritetico di Ingegneria Biomedica per studiare le correnti elettriche nelle cellule cardiache. Anche Gluck fa parte del Istituto di Medicina Comparata, che promuove la ricerca interdisciplinare e la scoperta scientifica per migliorare la salute umana e animale. Un approccio multidisciplinare è vitale per il laboratorio. https://www.youtube.com/embed/Zqqt39k9njg?feature=oembed&enablejsapi=1Le cellule staminali pluripotenti battono in modo sincrono in modo simile alle cellule cardiache.
Suh Hee Cook, un dottorato di ricerca. candidato al Programma di scienze delle fibre e dei polimeri, aveva studiato ingegneria biomedica prima di unirsi al Wilson College of Textiles. Avevano programmato di conseguire un dottorato di ricerca. in ingegneria biomedica prima di sapere che Gluck stava ricercando il tessuto cardiaco. Ora studiano come le cellule staminali pluripotenti possono diventare miociti cardiaci.
"Siamo arrivati al punto in cui le cellule staminali battono come miociti cardiaci, ma non battono così forte o sincronizzato come un vero miocita", ha detto Cook. “Siamo interessati ai materiali conduttivi, poiché il battito cardiaco è una cosa elettrica. Mentre stiamo fabbricando il materiale, vogliamo vedere come le cellule rispondono e se battono meglio. "https://www.youtube.com/embed/YiPnkXeIXWE?feature=oembed&enablejsapi=1Suh Hee Cook ha vinto People's Choice nel concorso per tesi di tre minuti di NC State.
Il team di Gluck sperimenta le proprietà meccaniche e fisiche dell'impalcatura nanofibrosa, modificando cose come i livelli di proteine, l'elasticità e la conduttività, per creare un microambiente stabile simile a quello che si trova in alcuni organi. Nasif Mahmood, anche lui Ph.D. candidato al programma Fiber and Polymer Science, sta studiando la riparazione della superficie oculare e creando un'impalcatura simile al tessuto corneale. Il materiale deve essere trasparente in modo da non ostacolare la vista e deve supportare la crescita cellulare.
Mahmood ha studiato tessile e scienza dei consumi. Inizialmente non aveva intenzione di entrare nel campo biomedico, ma era affascinato dal lavoro di Gluck con le cellule staminali pluripotenti.
"Non avrei mai immaginato che sarei stato qui a fare questo tipo di ricerca", ha detto Mahmood. “Non mi è mai piaciuta così tanto la biologia. Il mio background è nel settore tessile. Essendo un’università tessile, ci sono molte cose affascinanti nei nostri laboratori”.
"In superficie, i tessuti suonano come calzini e asciugamani", ha detto Gluck. “Quando si considera l'industria nel suo insieme, si considerano prodotti realizzati con polimeri, che rappresentano praticamente tutto. Stai guardando la tintura dei tessuti. Il settore è follemente multidisciplinare”.
Questo lavoro è solo l’inizio della ricerca salvavita.
"Quando faccio un passo indietro, penso: 'È un po' folle osservare le cellule staminali trasformarsi in tessuto cardiaco e battere in un piatto'", ha detto Cook. “Il processo di scoperta scientifica è molto gratificante per me: scoprire un pezzo di conoscenza e condividerlo con gli scienziati. Stiamo facendo questa piccola parte per far avanzare il nostro campo e stiamo contribuendo con questo pezzo di conoscenza che potrebbe rivoluzionare il campo medico e salvare la vita di molte persone”.
Fonte articolo originale: Ricerca e innovazione dello Stato NC