Microfibre impregnate cu celule, folosite pentru reconstrucţia ţesuturilor vii

Shoji Takeuchi, de la Institutul de ştiinţe industriale din Tokyo, şi colegii săi au reuşit să stabilizeze glicemia unui şoarece diabetic, căruia i-au implantat una dintre creaţiile lor care conţinea celule pancreatice, capabile să secrete insulină.

Aceste „microfibre celulare” ar putea pe termen lung să îi ajute pe medici să reconstruiască „in vivo” ţesuturi musculare, vase de sânge şi reţele nervoase, afirmă autorii acestui studiu, publicat duminică în revista ştiinţifică britanică Nature Materials.

Oamenii de ştiinţă ştiu de multă vreme deja să fabrice microfibre pe bază de hidrogel artificial – un gel polimer ce conţine un procent ridicat de apă – şi să le combine pentru a forma structuri 3D. Însă aceste geluri, nefiind constituenţi naturali ai membranelor celulare, nu sunt capabile să reproducă legăturile celulare caracteristice ţesuturilor vii.

La rândul lor, proteinele care formează membranele celulelor (proteine extracelulare), precum colagenul şi fibrina, au nevoie de mai mult timp pentru a se gelifica şi nu pot din acest motiv să înlocuiască hidrogelul artificial prin acele tehnici clasice.

Pentru a produce „fibre celulare”, cercetătorii japonezi au lucrat în mai multe etape. Mai întâi, ei au folosit un fel de microseringă pentru a crea un tub minuscul de hidrogel artificial clasic, un fel de furtun umplut cu un amestec alcătuit din proteine şi din tipul dorit de celule. Bine protejate de acel tub de hidrogel, proteinele dispun de timpul necesar pentru a se transforma la rândul lor într-un gel solid, în timp ce celulele din amestec se multiplică fără probleme în acel mediu propice. În ultima etapă a procedeului, o enzimă digeră hidrogelul artificial şi eliberează fibra celulară din mulajul ei protector.

Trei tipuri de proteine şi zece tipuri de celule diferite au fost testate cu succes pentru a produce o fibră cu un diametru microscopic, cu o lungime de până la un metru, afirmă autorii studiului.

Shoji Takeuchi şi colaboratorii săi au dorit apoi să testeze capacităţile invenţiei lor.

O fibră fabricată pe bază de celule cardiace de şoarece a început să se contracte spontan după trei zile, făcând ca întreaga structură să se mişte.

O altă fibră, conţinând celule care căptuşesc vasele sangvine umane (celule endoteliale), a „fabricat” după patru zile o replică a unui vas de sânge. O a treia fibră, realizată pe bază de celule cerebrale de şoarece, a reuşit să genereze o reţea de neuroni de-a lungul acestui tub.

După aceea, savanţii niponi au împletit trei fibre celulare, cu o lungime totală de 2,5 metri, pentru a produce un fel de „ţesătură” cu dimensiunile de 2 centimetri x 1 centimetru, pliată la rândul ei pentru a genera o structură în trei dimensiuni.

Autorii studiului consideră că această reuşită reprezintă dovada faptului că „fibrele celulare pot fi folosite ca nişte «cărămizi» pentru asamblarea unor ţesuturi mai complexe”, ale căror funcţii pot fi regularizate printr-o comunicare între celulele care le compun.

Graţie unei fibre cu o lungime de 20 de centimetri, ce conţinea celule pancreatice, pliată şi apoi implantată în rinichiul unui şoarece diabetic, savanţii japonezi au reuşit să stabilizeze glicemia acelui animal timp de 13 zile.

Procedeul ar putea fi perfecţionat cu ajutorul „altor tehnici de asamblare, precum mulajul, imprimarea şi autoasamblarea”, pentru a reconstrui ţesuturi complexe pe scară mare, în care „vase sangvine şi reţele nervoase ar fi integrate organic cu alte tipuri de celule”, susţin cercetătorii niponi.