Культивування 4D тканин – перша самовигнута рогівка
Культивування 4D тканин – перша самовигнута рогівка
Вчені розробили біологічну систему, яка дозволяє клітинам формувати бажану форму.

У дослідженні було активовано сироваткою плоску окружність гелю, що містила стовбурові клітини рогівки, таким чином, що краї гелю стискалися з різною швидкістю до центру. Краї гелю склалися протягом 5 днів і сформували чашеподібну вигнуту рогівку.

Дослідження опубліковано в Advanced Functional Materials і очолювалося професором Че Конноном, професором тканинної інженерії, Університетом Ньюкасла. Він каже: "На сьогоднішній день існує дефіцит донорської рогівки, і тенденція погіршилася протягом останніх років, тому що рогівки не можуть бути використані через попередньо проведені лазерні хірургічні оперативні втручання на очах, тому нам необхідно вивчити такі альтернативи, як рогівки, що здатні самозакручуватися".

Формування 4D досягається інноваційним використанням клітин як біологічних приводів, компонентів, які забезпечують переміщення деталей. У цьому випадку самі клітини змушують навколишню тканину рухатися заздалегідь визначеним чином.

Перепланування структури зсередини

Гель, що включає колаген і інкапсульовані клітини рогівки, був викладений у двох концентричних колах. Формування криволінійної форми, що має подібну до чаші структуру, було отримано шляхом додавання до одного з кілець молекул, які називаються пептидними амфіфілами.

В одному кільці активні клітини витягували внутрішню структуру гелю (високу контракцію), в іншому вони витягували ці пептидні амфіфільні молекули (низьке скорочення). Ця різниця у контракції між двома концентричними кільцями викликала викривлення гелю.

Це відбулося тому, що клітини віддавали перевагу зв'язуванню з пептидними амфіфільними молекулами швидше внутрішньої структури гелів.

Професор Коннон додав: "Оскільки весь процес був організований самими клітинами, ми можемо уявити їх як біомашини, що ремодують ці структури зсередини. Розроблена нами технологія та розуміння володіють величезним потенціалом, оскільки ці рогівки показують, що розроблена форма тканини може контролюватися силовими приводами клітин. Це змушує нас уявити майбутнє, де такий підхід може бути поєднаний з хірургічною операцією, що дозволяє хірургу імплантувати тканину в одній формі, яка потім розвивається в більш складну, функціональну форму в організмі, обумовлену поведінкою самих клітин".

Доктор Мартіна Міотто, провідний автор статті, пояснила: "Це найсучасніший приклад суворої залежності між формою та функцією, оскільки дослідження також показало, що біомеханічні та біо-функціональні властивості цих 4D структур відтворюють ті, що існують у нативної тканини, з недиференційованими епітеліальними стовбуровими клітинами рогівки, розташованими в більш м'яких лімбах і диференційованому епітелії, що охоплюють більш жорсткий центр передньої рогівки."

Команда має намір виконати роботу в наступні кілька років з метою вдосконалення техніки як потенційного методу виготовлення рогівки для трансплантації людині.

Джерело

https://www.ncl.ac.uk/press/articles/latest/2019/01/selfcurvingcorneas/

Переклад

Наталія Корнєєва

Рогівка - частина зовнішньої оболонки ока. Вона має сферичну поверхню, що забезпечує заломлення світла, у здорових очах - прозора, що забезпечує проходження світлових променів та після заломлення потрапляння їх на сітківку. Якщо рогівка втрачає прозорість, людина втрачає зір.
Цілий ряд як запальних, так і дегенеративних або травматичних уражень рогівки приводить до подальшого її помутніння та виникнення більма. Такий стан потребує пересадки рогівки.
Нажаль, проблема кератотрансплантації в Україні дотепер не вирішена. Кількість пацієнтів, що потребують пересадки рогівки, значно перевищує можливості. Причин тому багато. Саме зростання потреби в кератотрансплантації, труднощі в підборі донорських тканин стимулюють пошук інноваційних технологічних рішень.