시금치

슬롯 머신 팀은 시금치 잎에서 심장 조직을 키 웁니다

연구원들은 식물의 혈관계로 돌아가서 인간 조직과 기관의 재생을 차단하는 주요 생체 공학 문제를 해결합니다..
2017 년 3 월 22 일

연구자들은 소규모 실험실 샘플에서 질병이나 외상성 손상을 치료하기 위해 사람의 전체 장기에 대한 인간 조직 재생을 확장하려는 근본적인 도전에 직면합니다.

3D 인쇄를 포함한 현재의 바이오 엔지니어링 기술은 적절한 조직 성장에 필요한 산소, 영양소 및 필수 분자를 전달하는 데 필요한 모세관 스케일까지 혈관의 분기 네트워크를 제조 할 수 없습니다. 이 문제를 해결하기 위해 WPI (슬롯 사이트)의 다 분야 연구팀, 위스콘신-매디슨 대학교 및 Arkansas State University-Jonesboro는 식물로 성공했습니다. 그들은 논문에서 그들의 초기 발견을보고합니다“교차 왕국 : 세포 외 식물을 관절 가능한 조직 공학 스캐 폴드로 사용”저널의 2017 년 5 월호에 미리 온라인으로 게시생체 재료. 

식물과 동물은 유체, 화학 물질 및 거대 분자 수송에 근본적으로 다른 접근법을 이용하지만 혈관 네트워크 구조에는 놀라운 유사점이 있습니다. "저자는“과학의 박출을위한 박 나출 된 식물의 발달은 식물과 동물 사이의 최신 지사를 개방 할 수 있습니다.

일련의 실험에서 팀은 식물 세포를 제거한 시금치 잎에서 인간 심장 세포를 치는 배양을했습니다. 그들은 시금치 혈관 구조를 통해 인간 혈액 세포와 크기가 비슷한 액체와 마이크로 비드를 흐르고 혈관을 선을 뿌린 인간 세포로 시금치 정맥을 시드했습니다. 이 개념 증명 연구는 심장 마비 환자를 치료하기 위해 건강한 심장 근육의 층을 키우기 위해 여러 시금치 잎을 사용하는 문을 열어줍니다. 

다른 탈출 된 식물은 광범위한 조직 엔지니어링 기술을위한 프레임 워크를 제공 할 수 있습니다. “우리는해야 할 일이 훨씬 더 많지만 지금까지 이것은 매우 유망합니다.Glenn Gaudette, PhD,슬롯 머신의 생물 의학 공학 교수 및 해당 논문의 저자. "농민들이 조직 공학에 사용하기 위해 수천 년 동안 재배해온 풍부한 식물을 적응시키는 데 많은 문제가 해결 될 수 있습니다."

Gaudette 외에도 슬롯 머신 연구팀은를 포함합니다.Tanja Dominko, PhD, DVM, 인간 세포 발달의 분자 메커니즘을 연구하는 생물학 및 생명 공학 부교수;Pamela Weathers, PhD, 식물 생물학자인 생물학 및 생명 공학 교수; 그리고Marsha Rolle, PhD, 혈관 구조 조직 공학에 중점을 둔 생물 의학 공학 부교수. 협력 팀에는 위스콘신과 아칸소의 인간 줄기 세포와 식물 생물학 연구원도 포함됩니다. Gaudette는“이 프로젝트는 학제 간 연구의 중요성에 대해 이야기하고 있습니다. "다른 관점에서 다른 전문 지식을 가진 사람들이 다른 관점에서 문제가 발생하면 새로운 솔루션이 등장 할 수 있습니다."

논문의 첫 번째 저자는Joshua Gershlak56957_57522

식물 세포가 씻겨지면 남아있는 것은 주로 셀룰로오스로 만들어진 프레임 워크, 사람들에게 유해하지 않은 자연 물질입니다. “셀룰로오스는 생체 적합성 (및)는 연골 조직 공학, 뼈 조직 공학 및 상처 치유와 같은 다양한 재생 의학 응용에 사용되어 왔습니다.

시금치 잎 외에도 팀은 Parsley, Artemesia Annua (Sweet Wormwood) 및 땅콩 털이 뿌리에서 세포를 성공적으로 제거했습니다. 그들은이 기술이 특수 조직 재생 연구에 적응할 수있는 많은 식물 종과 함께 작동 할 것으로 기대합니다. “시금치 잎은 심장 조직과 같은 고도로 혈관화 된 조직에 더 적합 할 수있는 반면, 원통형 구조의 원통형 중공 구조 (보석류)는 동맥 이식편에 더 잘 어울릴 수 있습니다. 반대로, 목재의 혈관 컬럼은 상대적 강도와 지구맥으로 인해 뼈 공학에 유용 할 수 있습니다.

조직 엔지니어링의 기초로 식물을 사용하면 경제적 및 환경 적 이점이 있습니다. 그들은“식물 조직 스캐 폴드의 양성 화학을 악용함으로써 우리는 많은 합성 복합 재료의 많은 한계와 높은 비용을 해결할 수 있습니다. 식물은 우수한 농업 관행과 통제 된 환경을 사용하여 쉽게 재배 될 수 있습니다. 환경 친화적 인 식물 조직을 관류 기반 탈출 세포화와 결합함으로써, 우리는 예제적인 조직을위한 지속 가능한 용액을 만들 수 있음을 보여주었습니다.

슬롯 머신 에서이 연구는 여러 라인을 따라 계속되고 있다고 Gaudette는이 세포화 과정을 최적화하고 식물성 기반 스캐 폴드에 부착 된 상태에서 다양한 인간 세포 유형이 어떻게 자라는지를 더욱 특성화하는 연구를 통해 말했다. 또한, 인간 조직의 혈액 및 체액 유출을위한 2 차 혈관 네트워크를 공학 할 것입니다. 2017 년 4 월 7 일, Gershlak은 보스턴의 National Academy of Inventors Innaugural Student Innovation Showcase에서 초청 연사로 기술과 초기 결과를 발표 할 예정이며, 200 명 이상의 성취 된 발명가 및 기술 상용화 리더의 작업을 자세히 설명 할 것입니다..

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