Научници стварају 3Д штампано живо плућно ткиво

Истраживачи на Универзитету Британске Колумбије у Оканагану развили су 3Д биоштампани модел који блиско опонаша сложеност природног плућног ткива - иновацију која би могла да трансформише начин на који научници проучавају плућне болести и развијају нове третмане.

Др Емануел Осеи, ванредни професор Природно-математичког факултета Ирвинга К. Барбера, каже да модел производи ткиво које веома подсећа на сложеност људских плућа, што би могло побољшати тестирање респираторних болести и развој лекова.

„Да бисмо спровели наша истраживања и тестове које треба да урадимо, где проучавамо механизме сложених плућних болести како бисмо на крају пронашли нове циљеве лекова, морамо бити у стању да креирамо моделе који су упоредиви са људским ткивом“, каже он.

Тим истраживача је користио биомастило направљено од фотосензитивног полимер-модификованог желатина и полимера названог полиетиленгликол диакрилат да би 3Д штампали хидрогел који садржи више типова ћелија и канала како би рекреирали васкуларну структуру људских дисајних путева.

Једном одштампан, хидрогел се понаша слично сложеној механичкој структури плућног ткива, побољшавајући начин на који проучавамо како ћелије реагују на стимулусе.

„Наш циљ је био да створимо физиолошки релевантнији ин витро модел људских дисајних путева“, каже др Осеи, који такође ради са Центром за иновације срца и плућа Универзитета Британске Колумбије. „Интеграцијом васкуларних компоненти можемо боље моделирати плућно окружење, што је кључно за проучавање болести и тестирање лекова.“

Др Осеи је објаснио да када се особи дијагностикује рак плућа, хирург - уз пацијентов пристанак - може уклонити захваћено подручје заједно са неким нормалним плућним ткивом и донирати ове узорке истраживачима.

„Међутим, истраживач нема контролу над количином ткива које добија“, објашњава он. „Понекад то може бити само мали комад ткива који се доноси у лабораторију и третира разним хемикалијама за тестирање. Сада, уз помоћ 3Д биоштампања, можемо изоловати ћелије из ових донорских ткива и потенцијално поново створити додатно ткиво и тестирати узорке како бисмо спровели истраживање у нашим лабораторијама без ослањања на нове донорске узорке.“

Многе плућне болести су тренутно неизлечиве, укључујући хроничну опструктивну плућну болест (ХОБП), астму, идиопатску плућну фиброзу и рак, рекао је др Осеи. Могућност креирања модела за тестирање је значајан корак напред у истраживању респираторних болести и развоју лекова.

Студија, објављена у часопису Биотехнологија и биоинжењеринг у сарадњи са Митаксом и уз подршку Провиденс Хелт Кера, представља корак ка разумевању аспеката плућних болести као што су ожиљци и упала и може довести до будућих лекова за разне болести.

У раду су описани тестови који укључују излагање биоштампаног 3Д модела екстракту цигаретног дима, што је омогућило истраживачима да посматрају повећање проинфламаторних цитокина, маркера инфламаторног одговора плућног ткива на никотин.

„Чињеница да смо успели да направимо овај модел, а затим да користимо специфичне окидаче, попут цигаретног дима, да бисмо показали како модел реагује на аспекте плућних болести и опонаша их, представља значајан корак напред у разумевању сложених механизама плућних болести и помоћи ће нам да разумемо како да их лечимо“, каже др Осеи.

„Наш модел је сложен, али због репродуктивности и оптималне природе биоштампања, може се прилагодити додавањем додатних типова ћелија или ћелија добијених од одређених пацијената, што га чини моћним алатом за персонализовану медицину и моделирање болести.“

Др Осеи напомиње да наставак овог рада ставља његов истраживачки тим у јединствену позицију да сарађује са колегама из организација као што је Кластер за истраживање изврсности имунобиологије Универзитета Британске Колумбије, биотехнолошким компанијама и свима који су заинтересовани за развој биовештачких модела.