Hodowanie tkanki serca na liściach szpinaku

Amerykańscy naukowcy wyhodowali tkankę serca na liściach szpinaku.

Próbując przeskalować regenerację z małych próbek laboratoryjnych do pełnowymiarowych ludzkich tkanek czy narządów, specjaliści napotykają na problem, jak uzyskać układ naczyniowy, który dostarczy krew do głębokich warstw.

Obecne techniki bioinżynieryjne, w tym druk 3D, nie pozwalają uzyskać sieci naczyń (od naczyń dużych po kapilarne), a tego właśnie potrzeba, by dostarczać tlen czy składniki odżywcze niezbędne do prawidłowego wzrostu tkanki. By rozwiązać ten problem, zespół z 3 uczelni - Worcester Polytechnic Institute, Uniwersytetu Wisconsin w Madison i Uniwersytetu Stanowego Arkansas w Jonesboro - postanowił wykorzystać rośliny.

Choć rośliny i zwierzęta zupełnie inaczej rozwiązują kwestię transportu cieczy, związków chemicznych i makrocząstek, ich sieci naczyniowe wykazują zaskakujące podobieństwa. Rozwój deceluryzacji [tkanek] roślin, by uzyskać biorusztowania, daje początek nowej dziedzinie nauki, która badałaby mimikrę między roślinami i zwierzętami.

W serii eksperymentów Amerykanie hodowali bijące komórki ludzkiego serca na liściach szpinaku pozbawionych roślinnych komórek. Przez waskulaturę szpinaku przepuszczano ciecze i mikrokorale przypominające rozmiarami ludzkie krwinki. To dowód na to, że teoretycznie można by wykorzystać liczne liście szpinaku do uzyskania warstw zdrowego mięśnia serca do leczenia pacjentów po zawałach.

Autorzy publikacji z pisma Biomaterials podkreślają, że inne deceluryzowane rośliny mogłyby stanowić podstawę dla szerokiej gamy technik inżynierii tkankowej. Przed nami jeszcze dużo pracy, ale jak dotąd wyniki są bardzo obiecujące - podkreśla prof. Glenn Gaudette.

Głównym autorem artykułu i pomysłodawcą metody usuwania komórek roślinnych z liści na drodze perfuzji roztworu detergentu przez wiązki przewodzące jest student Joshua Gershlak. Wcześniej zajmowałem się deceluryzacją ludzkich serc i kiedy spojrzałem na liść szpinaku, jego ogonek skojarzył mi się z aortą. Pomyślałam więc, by rozpocząć perfuzję właśnie przez ogonek. Nie byliśmy pewni, czy to zadziała, ale okazało się, że to dość łatwe i powtarzalne. Co więcej, działa na wielu innych roślinach.

Gdy komórek roślinnych już nie ma, pozostaje rama złożona głównie z celulozy, naturalnej substancji nieszkodliwej dla ludzi. Celuloza jest biokompatybilna i była już wykorzystywana w różnych rozwiązaniach regeneracyjnych, [...] np. w leczeniu ran.

Amerykanie chwalą się, że udało im się "odkomórkować" nie tylko szpinak, ale i pietruszkę, bylicę roczną (Artemisia annua) oraz korzenie włośnikowe orzachy podziemnej (orzecha ziemnego). Mają nadzieję, że technika sprawdzi się na kolejnych gatunkach, które będzie można wykorzystać do konkretnych celów. Liście szpinaku mogą się lepiej nadawać do mocno unaczynionych tkanek, np. serca, zaś cylindryczna, wydrążona budowa łodyg niecierpka pomarańczowego (Impatiens capensis) sprawdzi się raczej w roli przeszczepu tętnicy. Z powodu sporej długości i właściwości geometrycznych elementy przewodzące drewna dałoby się dla odmiany wykorzystać w inżynierii kości.

Naukowcy dowodzą, że dzięki uprawianym ekologicznie roślinom można by wyeliminować ograniczenia związane z drogimi materiałami kompozytowymi.

tkanka serca naczynia liście szpinaku deceluryzacja komórki roślinne detergent Glenn Gaudette Joshua Gershlak