Badacze zajmujący się tekstyliami przygotowują komórki macierzyste, aby stały się tkanką narządową

Według Sieci Zakupów i Transplantacji Narządów w 2022 r. prawie 3000 osób zmarło w oczekiwaniu na przeszczep narządu, a ponad 100 000 osób pozostaje na liście oczekujących. Wyobrażając sobie przyszłość bez konieczności pobierania narządów od dawców, badacz ze stanu NC kładzie podwaliny pod hodowlę komórek macierzystych w tkankę zastępczą.

Jessica M. Gluck, adiunkt ds inżynieria tekstylna, chemia i nauka w Wilson College of Textiles, bada mikrośrodowiska w organizmie człowieka. Te mikrośrodowiska sprzyjają wzrostowi i aktywności komórek, a także mają różne właściwości fizyczne i mechaniczne w zależności od tego, gdzie się znajdują w organizmie. 

Laboratorium Glucka eksperymenty z materiałami nanowłóknistymi w celu stworzenia rusztowania, które może przenosić komórki macierzyste do organizmu. Komórki pobrane od osobnika można zasadniczo przeprogramować w embrionalne komórki macierzyste. Komórki macierzyste są pluripotencjalne, więc mogą regenerować się w dowolną komórkę w organizmie. Gluck i jej zespół zmieniają właściwości nanowłóknistego rusztowania, aby naśladować określone mikrośrodowiska, co z kolei zachęca komórki macierzyste do przekształcenia się w określony typ komórek lub wzrost w określoną tkankę. 

POWIĄZANY

Twórca Serca: Poznaj adiunkta TECS Jessicę Gluck, absolwentka NC State, Gluck wnosi pasję do inżynierii biomedycznej do laboratorium tekstylnego. Dowiedz się więcej o Glucku 

Podstawowe badania naukowe prowadzone w laboratorium Glucka wzmocnią przyszłe badania stosowane skupiające się na naprawie i hodowaniu narządów: Zrozumienie niuansów rozwoju komórek pomoże naukowcom dowiedzieć się, jak zapobiegać chorobom i tworzyć nową tkankę.

„Nie potrzebowalibyśmy narządów ani tkanek dawcy. Ludzie nie musieliby się martwić, że ich ciała odrzucą przeszczepione narządy” – powiedział Gluck. „Nadal jesteśmy daleko od tej rzeczywistości, ale myślę, że w ciągu następnych 20 lat zaczniemy widzieć, że proces ten staje się coraz bardziej wykonalny w medycynie spersonalizowanej”.

Na pierwszy rzut oka tekstylia brzmią jak skarpetki i ręczniki. Kiedy patrzysz na branżę jako całość, masz na myśli rzeczy wykonane z polimerów, czyli właściwie wszystko.

Gluck i jej zespół eksperymentują, tworząc rusztowanie imitujące mikrośrodowisko w sercu i rogówce. Badania obejmują mieszankę tekstyliów, inżynierii biomedycznej, medycyny i inżynierii mechanicznej. Gluck współpracował z Katedra Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej i Katedra Wspólna Inżynierii Biomedycznej do badania prądów elektrycznych w komórkach serca. Gluck jest również częścią Instytut Medycyny Porównawczej, która wspiera interdyscyplinarne badania i odkrycia naukowe mające na celu poprawę zdrowia ludzi i zwierząt. W laboratorium niezbędne jest podejście multidyscyplinarne. https://www.youtube.com/embed/Zqqt39k9njg?feature=oembed&enablejsapi=1Pluripotencjalne komórki macierzyste biją synchronicznie w podobny sposób jak komórki serca.

Suh Hee Cook, doktorant kandydat w Program nauki o włóknach i polimerach, studiował inżynierię biomedyczną przed dołączeniem do Wilson College of Textiles. Planowali zdobyć doktorat. doktorat z inżynierii biomedycznej, zanim dowiedzieli się, że Gluck bada tkankę serca. Teraz badają, w jaki sposób pluripotencjalne komórki macierzyste mogą stać się miocytami serca.

„Doszliśmy do punktu, w którym komórki macierzyste biją jak miocyty serca, ale nie biją tak mocno i tak zsynchronizowane jak rzeczywisty miocyt” – powiedział Cook. „Interesują nas materiały przewodzące, ponieważ bicie serca jest sprawą elektryczną. Tworząc materiał, chcemy zobaczyć, jak komórki na niego reagują i czy biją lepiej”. https://www.youtube.com/embed/YiPnkXeIXWE?feature=oembed&enablejsapi=1Suh Hee Cook zdobyła nagrodę People’s Choice w konkursie Three Minute Thesis organizowanym przez NC State.

Zespół Glucka eksperymentuje z mechanicznymi i fizycznymi właściwościami rusztowania nanowłóknistego, zmieniając takie elementy, jak poziom białek, elastyczność i przewodność, aby stworzyć stabilne mikrośrodowisko podobne do tego, które występuje w niektórych narządach. Nasif Mahmood, także doktorant. kandydat w programie Fibre and Polymer Science bada naprawę powierzchni oka i tworzenie rusztowania podobnego do tkanki rogówki. Materiał musi być przezroczysty, aby nie zasłaniał pola widzenia i musi wspierać wzrost komórek.

Mahmood studiował tekstylia i nauki konsumenckie. Pierwotnie nie planował zająć się biomedycyną, ale zafascynowała go praca Glucka z pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi.

„Nigdy bym nie przypuszczał, że będę tutaj prowadzić tego rodzaju badania” – powiedział Mahmood. „Nigdy nie lubiłam biologii tak bardzo. Moje wykształcenie związane jest z tekstyliami. Ponieważ jesteśmy uczelnią tekstylną, w naszych laboratoriach znajduje się wiele fascynujących rzeczy”.

„Na pozór tekstylia brzmią jak skarpetki i ręczniki” – powiedział Gluck. „Kiedy patrzysz na branżę jako całość, masz na myśli rzeczy wykonane z polimerów, czyli właściwie wszystko. Patrzysz na barwienie tekstyliów. Branża jest szalenie multidyscyplinarna.”

Ta praca to dopiero początek badań ratujących życie.

„Kiedy cofam się o krok, myślę: «To trochę szaleństwo, patrzeć, jak komórki macierzyste zamieniają się w tkankę serca i biją w naczyniu»” – powiedział Cook. „Proces odkryć naukowych daje mi wiele satysfakcji – odkrycie fragmentu wiedzy i podzielenie się nią z naukowcami. Robimy tę małą część rozwoju naszej dziedziny i wnosimy tę wiedzę, która może zrewolucjonizować dziedzinę medycyny i uratować życie wielu ludzi”.

Oryginalne źródło artykułu: Badania i innowacje stanu NC