Textilforskare förbereder stamceller för att bli organvävnad

Nästan 3 000 människor dog i väntan på en organtransplantation 2022, enligt Organ Procurement and Transplantation Network, och mer än 100 000 människor finns kvar på väntelistan. En forskare från NC State föreställer sig en framtid utan behov av donatororgan och lägger grunden för att odla stamceller till ersättningsorganvävnad.

Jessica M. Gluck, en biträdande professor i textilteknik, kemi och naturvetenskap i Wilson College of Textiles, studerar mikromiljöer i människokroppen. Dessa mikromiljöer främjar celltillväxt och aktivitet, och de har olika fysiska och mekaniska egenskaper beroende på var i kroppen de befinner sig. 

Glucks labb experiment med nanofibrösa material för att skapa byggnadsställningar som kan överföra stamceller till kroppen. Celler tagna från en individ kan i huvudsak omprogrammeras till embryonliknande stamceller. Stamcellerna är pluripotenta, så de kan regenereras till vilken cell som helst i kroppen. Gluck och hennes team ändrar nanofibrösa ställningars egenskaper för att efterlikna vissa mikromiljöer, vilket i sin tur uppmuntrar stamcellerna att bli en specifik typ av cell eller växa till en specifik vävnad. 

RELATERAD

Heart Maker: Möt TECS biträdande professor Jessica Gluck Gluck är en alumn i delstaten NC som tar med sig en passion för biomedicinsk ingenjörskonst till textillabbet. Läs mer om Gluck 

Den grundläggande vetenskapliga forskningen som sker i Glucks labb kommer att stärka framtida tillämpad forskning inriktad på att reparera och växa organ: Att förstå nyanserna i cellutveckling kommer att hjälpa forskare att lära sig hur man förebygger sjukdomar och skapar ny vävnad.

"Vi skulle inte behöva donatororgan eller donatorvävnad. Människor skulle inte behöva oroa sig för att deras kroppar stöter bort transplanterade organ, säger Gluck. "Vi är fortfarande långt ifrån den verkligheten, men jag tror att under de kommande 20 åren kommer vi att börja se den här processen bli mer genomförbar inom personlig medicin."

På ytan låter textilier som strumpor och handdukar. När du tittar på branschen som helhet, tittar du på saker gjorda av polymerer, vilket är i stort sett allt.

Gluck och hennes team experimenterar med att skapa byggnadsställningar som specifikt efterliknar mikromiljöer i hjärtat och hornhinnan. Forskningen omfattar en blandning av textilier, biomedicinsk teknik, medicin och maskinteknik. Gluck har arbetat vid sidan av Institutionen för elektro- och datateknik och den Gemensam institution för biomedicinsk teknik att studera elektriska strömmar i hjärtceller. Gluck är också en del av Institutet för jämförande medicin, som främjar tvärvetenskaplig forskning och vetenskaplig upptäckt för att förbättra människors och djurs hälsa. Ett multidisciplinärt förhållningssätt är avgörande för labbet. https://www.youtube.com/embed/Zqqt39k9njg?feature=oembed&enablejsapi=1Pluripotenta stamceller slår synkront på ett liknande sätt som hjärtceller.

Suh Hee Cook, en Ph.D. kandidat i Fiber- och polymervetenskapsprogram, hade studerat biomedicinsk teknik innan han började på Wilson College of Textiles. De planerade att ta en doktorsexamen. i biomedicinsk teknik innan de fick veta att Gluck forskade om hjärtvävnad. Nu studerar de hur pluripotenta stamceller kan bli hjärtmyocyter.

"Vi har kommit till den punkt där stamcellerna slår som hjärtmyocyter, men de slår inte lika starkt eller lika synkroniserade som en faktisk myocyt," sa Cook. "Vi är intresserade av ledande material, eftersom hjärtslag är en elektrisk sak. När vi tillverkar materialet vill vi se hur celler reagerar på det och om de slår bättre.” https://www.youtube.com/embed/YiPnkXeIXWE?feature=oembed&enablejsapi=1Suh Hee Cook vann People's Choice i NC State's Three Minute Thesis-tävling.

Glucks team experimenterar med de nanofibrösa ställningarnas mekaniska och fysiska egenskaper, förändrar saker som proteinnivåer, elasticitet och ledningsförmåga, för att skapa en stabil mikromiljö som liknar de som finns i vissa organ. Nasif Mahmood, också en Ph.D. kandidat i Fiber and Polymer Science-programmet, studerar okulär ytreparation och skapar ställningar som liknar hornhinnevävnad. Materialet måste vara transparent så att det inte blockerar synen, och det måste stödja celltillväxt.

Mahmood har studerat textil och konsumentvetenskap. Han planerade inte ursprungligen att gå med i det biomedicinska området, men han var fascinerad av Glucks arbete med pluripotenta stamceller.

"Jag skulle aldrig ha föreställt mig att jag skulle vara här och göra den här typen av forskning," sa Mahmood. "Jag har aldrig tyckt om biologi så mycket. Min bakgrund är inom textil. Som textilhögskola finns det många fascinerande saker i våra labb.”

"På ytan låter textilier som strumpor och handdukar," sa Gluck. "När du tittar på branschen som helhet, tittar du på saker gjorda av polymerer, vilket är i stort sett allt. Du tittar på att färga textilier. Branschen är vansinnigt multidisciplinär.”

Detta arbete är bara början på livräddande forskning.

"När jag tar ett steg tillbaka tänker jag," Det här är ganska vansinnigt, att se stamceller förvandlas till hjärtvävnad och slå i en maträtt," sa Cook. "Processen med vetenskaplig upptäckt är mycket givande för mig - att avslöja en bit kunskap och dela den med forskare. Vi gör den här lilla delen av att driva vårt område framåt, och vi bidrar med denna del av kunskap som kan revolutionera det medicinska området och rädda många människors liv.”

Ursprunglig artikelkälla: NC State Research and Innovation