Очищение целлюлозной основы листа от клеток и тканей растения
Медикам при проведении некоторых операций на сердце требуется живая ткань сердечной мышцы. Получить ее не так просто. Здесь есть два выхода — либо найти донора, либо вырастить мускульную ткань сердечной мышцы самостоятельно. Процесс этот очень непростой и недешевый. В итоге живые ткани сердца всегда в дефиците. Решить проблему, как оказалось, можно при помощи листьев шпината.
Ученые из Вустерского политехнического института предложили использовать целлюлозную матрицу листа в качестве основы для выращивания ткани, клетки которой снабжаются кислородом и питательными веществами. Для этого используются капилляры самих листьев, через которые пропускают жидкость, схожая по составу с кровью. Таким образом, ученые могут выращивать довольно крупные участки живой ткани, которая сразу готова к трансплантации.
Сосуды в тканях сердца мыши и капилляры листьев буддлеи Давида
В проекте приняли участие специалисты из разных сфер. Для реализации идеи к команде Вустерского политехнического института присоединились ученые из Висконсинского университета в Мадисоне и Государственного университета Арканзаса. Результаты работы ученые изложили в статье, опубликованной в Сети.
Это исследование интересно тем, что у растений и животных кардинально разные системы переноса питательных веществ, жидкостей и макромолекул. Правда, есть несколько схожих моментов в принципах работы сердечно-сосудистой системы животных и капиллярной системы растений. Благодаря этому и стала возможной реализация проекта ученых. «Использование бесклеточных каркасов растений открывает возможности для исследований на стыке разных научных направлений для изучения схожести растений и животных», — сообщают ученые в своей работе.
В серии экспериментов ученые вырастили живые клетки сердечной ткани человека на листьях шпината, из которых убрали клетки. Через капилляры каркаса листьев пропускали жидкость, схожую по характеристикам с кровью человека. Клетки сердечной ткани размещались вдоль капилляров с циркулирующей физиологической жидкостью, поставлявшей клеткам питательные вещества и кислород. В итоге клетки не только не погибли, но и продолжали развиваться. По мнению авторов исследования, это открывает возможность выращивания целых слоев мускульной ткани сердца. Такие образцы можно использовать при проведении операций на сердце у людей, пострадавших от инфаркта.
Сейчас ученые планируют провести аналогичные эксперименты с листьями других растений. «У нас еще много работы, хотя эти результаты очень многообещающие», — говорит Гленн Гаудетт, профессор биомедицинской инженерии в Вустерском политехническом институте. Cо старта проекта к участию в нем решили привлечь специалистов других сфер науки и медицины. Так, в команду сейчас входит специалист по молекулярным механизмам роста и развития клеток человека, специалист по биомедицинскому инжинирингу, специалист по стволовым клеткам и клеткам растений. «В этом проекте нам стала ясна важность междисциплинарных исследований. Когда у вас есть люди с различным опытом и знаниями, они могут предложить решение проблемы, глядя на саму проблему с несколько иной перспективы», — говорит Гаудетт.
В серии экспериментов принял участие аспирант Джошуа Гершлак, который и предложил использовать листья шпината. Центральная жила листа показалась ему похожей на аорту, поэтому именно личное впечатление сыграло важную роль.
Для того, чтобы лист растения можно было бы использовать для выращивания клеток тканей животных и человека, его необходимо лишить родных клеток и всех компонентов, кроме целлюлозы. Целлюлозная основа и стала базой для роста клеток. «Целлюлоза биосовместима и используется во многих направлениях регенеративной медицины, включая лечение сильных повреждений тканей и костей», — говорят участники исследования.
Кроме шпината, ученые очищали от клеток и листья петрушки, однолетней полыни и корни арахиса. Но лучшие результаты показал все же шпинат. Его листья крупные, прочные, остающейся после очищения полезной площади целлюлозной основы вполне достаточно для выращивания тканей.
Комментарии (31)
siryoshka
28.03.2017 21:40Как я понимаю, в Вустере подошли с юмором на счет выращивания гладких мышц, могли бы взять и клетки вагины к примеру.
Varim
28.03.2017 22:29-4Откуда они берут изначальные клетки сердца?
Клетки в листе размножаются что ли? А что в сердце что ли размножались?
А как же Хейфлик!? (Hayflick limit)
Не говоря уже о нервной системе.
А чо мышца будет рабочей?
Похоже это зарубежный аналог местного Сколково.
BigBeaver
28.03.2017 23:21+2Различные культуры тканей уже очень давно начали выращивать. Основная проблема — их структурирование, вот одно из ее решений описано в статье.
Varim
29.03.2017 00:09Я именно о том и говорю, что значит выращивать?
Если выращивать с делением клеток, то с этим проблемы.
А если речь об увеличении размера клеток, то все равно, где брать не развитые клетки, кроме как от новых доноров.
Это первая часть вопроса.
Вторая интересней.
Что бы ткань была функциональна, она должна вырасти «сама», а не быть напечатанной, иначе это будет просто заплатка, ничем не лучше полимера.
А если чем то лучше, то не знаю чем.
loly_girl
29.03.2017 02:13+1Интересно, а были опыты по реваскуляризации бесклеточного матрикса настоящего человеческого сердца?
Взываю к Meklon
Meklon
29.03.2017 07:03+1У нас приматы — самое близкое. Что-то сосудоподобное растет, но до полноценного органа там далеко.
loly_girl
29.03.2017 07:08А из трупов матрикс брать?
Alex_Hannibal
29.03.2017 09:01Знаю что точно делали сердечные клапаны децеллуларизации и последующим заселением клетками. На сколько я знаю — с децеллуларизацией сердца до сих пор существуют проблемы и не удается полноценно создать новое сердце на старом каркасе. Полагаю, что это тупиковый подход, т.к. требуется заселение матрикса не просто различными типами клеток, но и создание иннервации как таковой.
loly_girl
29.03.2017 09:04А в чём отличие от листьев растений? Их удастся нормально иннервировать?
Alex_Hannibal
29.03.2017 10:07+1Я так понимаю что на листьях они выращивают заплатку (patch) для сердца. При заплатках это не так критично, как при создании полноценного сердца, я полагаю, т.к. при этом возможно прорастание нервной ткани в миокард. Когда же мы создаем полностью сердце «с нуля», то нам требуется предусмотреть и как-то создать симпатическую и парасимпатическую связь. Также, не совсем понятно как, допустим, создать отдельно водитель сердца ритма первого порядка, чтобы он выполнял свою функцию.
Meklon
29.03.2017 11:56+1Там много проблем. Патчи пока выглядят перспективнее. Одна из ключевых сложностей — необходимость заселения смешанной популяцией клеток. Одними мультипотентными стволовыми в таких сложных органах не обойдешься. В диафрагме крысы мы наблюдали реиннервацию, восстановление нервной проводимости и сократимости. Ссылка на опубликованную нашу работу:
Orthotopic transplantation of a tissue engineered diaphragm in rats
Deosis
29.03.2017 07:45Отличный сюжет для фильма ужасов.
LexB
29.03.2017 10:12В главных ролях - бушрут?
HedgeInSmog
29.03.2017 10:17+1Шпинат, петрушка… Им бы до листьев лопуха добраться, на нем хоть пол человека вырастить можно (когда технологии позволят)
TheShestov
29.03.2017 11:47-1Это антивегитарианская статья! :) Что же им теперь, бедолагам, жевать то останется?
APLe
А дальше с этими листьями что делать? В них же нормальных капилляров нет, значит, наверное, напрямую пересадить в сердце нельзя?
MxMaks
Можно пельмени сделать как вариант.
AlexBin
Или презерватив. Об этом намекает картинка «day 7»
QDeathNick
Почему вы думаете, что капилляров нет? Думаю они развиваются в тканях как обычно с помощью VEGF.
Palehin