Jako potenciální alternativu pro testování léků bez laboratorních zvířat vyvinuli a úspěšně otestovali vědci z KTH Royal Institute of Technology 3D model živé rakoviny mozku, který překonává jednu z největších výzev v tkáňovém inženýrství.
V nedávném vydání vědeckého časopisu Advanced Materials vědci uvedli techniku replikace nejmenších krevních cév v těle, jinak známou jako mikrovaskulatura, uvnitř kolagenového hydrogelu naplněného živými rakovinnými buňkami. Technika, která se nazývá kavitační formování, vytváří dutiny dostatečně malé na to, aby se buňky zformovaly do krevních cév v měřítku, které se více podobá těm z lidského těla.
Hlavní autor studie, Alessandro Enrico, doktorand na KTH, říká, že technika vytváření dutin pro tyto krevní cévy představuje průlom v biomedicínském výzkumu a že by tato metoda mohla být potenciálně použita pro modelování jiných druhů lidí. tkáně kromě rakovinných.
„Tato studie představuje velký krok vpřed, pokud jde o model tkáňového inženýrství pro screening léků,“říká Enrico.
Pro vývoj léků jsou jedinou alternativou k testování na zvířatech jednoduché 2D modely buněk, ve kterých jsou lidské buňky kultivovány na plastech v plochém, dvourozměrném uspořádání. Říká, že ačkoli se platformy „lab-on-a-chip“ve 2D používají k replikaci živé tkáně, jsou nakonec omezeny svou jednoduchostí.
„2D modely tkání zpomalují testování a prodražují ho,“říká. "Výsledky práce s 3D modelem se vztahují ke skutečné 3D dimenzionální tkáni v lidském těle."
Replikace 3D modelu tkáně by překlenula propast mezi jednoduchými 2D modely a skutečnou fyziologií tkání, říká. "Ale získat 3D mikrovaskulaturu v hydrogelovém lešení při zachování životaschopnosti buněk není snadný úkol."
K vytvoření mikrovaskulatury, kterou složité tkáně, jako je živá rakovina mozku, potřebují k přežití, začali vědci odléváním nestrukturovaného kolagenového hydrogelu obsahujícího živé rakovinné buňky. Poté pomocí laserového ozařování hydrogelu generují plynové bubliny, které přeskupují kolagenová vlákna, čímž vytvářejí dutiny a tvarují mikrokanály. Nakonec jsou endoteliální buňky pumpovány do dutin, načež se shromažďují v umělých krevních cévách podobných velikosti jako vaskulatuře lidského těla
Tento proces nezpůsobuje žádné poškození buněk, což je skutečné riziko s technikami biotisku, které jsou v současné době ve vývoji, říká.
3D modely tkání úzce kopírují živou tkáň a ve fyziologických podmínkách zůstaly stabilní po dobu nejméně osmi dnů. "To je nezbytné pro studium složitých biologických interakcí, jejichž vývoj může trvat dny nebo týdny," říká Enrico.
Enrico říká, že dalším krokem je prozkoumat kompatibilitu této metody s jinými hydrogely za účelem modelování různých tkání a orgánů.
