Nowe badanie z University of North Carolina (USA) demonstruje powtarzalny sposób badania komunikacji komórkowej między różnymi typami komórek roślinnych poprzez „biodrukowanie” tych komórek za pomocą drukarki 3D. Portal News.ncsu.edu.
Badanie interakcji komórek roślinnych ze sobą i ze środowiskiem jest kluczem do lepszego zrozumienia funkcji komórek roślinnych i może prowadzić do lepszych odmian roślin uprawnych.
Naukowcy drukują modelowe komórki roślinne Arabidopsis thaliana i soi, aby nie tylko zbadać, czy komórki roślinne przetrwają biodrukowanie – i jak długo – ale także zrozumieć, w jaki sposób nabywają i zmieniają swoją tożsamość i funkcję.
Proces biodruku 3D dla komórek roślinnych jest mechanicznie podobny do używania farby drukarskiej lub plastiku, z kilkoma niezbędnymi modyfikacjami.
Zamiast atramentu do druku 3D naukowcy używają „bio-tuszu” lub żywych komórek roślinnych. Mechanika w obu procesach jest taka sama, z wyjątkiem kilku istotnych różnic dotyczących komórek roślinnych: filtra ultrafioletowego używanego do utrzymania sterylności oraz wielu głowic drukujących do jednoczesnego drukowania z różnych biomateriałów.
Żywe komórki roślinne bez ścian komórkowych lub protoplastów zostały poddane biodrukowaniu wraz z substancjami odżywczymi, hormonami wzrostu i środkiem zagęszczającym zwanym agarozą, związkiem na bazie wodorostów. Agaroza pomaga zapewnić siłę komórkom.
Badanie wykazało, że ponad połowa biodrukowanych komórek 3D była żywotna i dzieliła się w czasie, tworząc małe kolonie.
Naukowcy wykonali również bioprint poszczególnych komórek, aby sprawdzić, czy mogą się zregenerować lub podzielić i rozmnażać. Wyniki wykazały, że komórki korzenia i pędu Arabidopsis potrzebują różnych kombinacji składników odżywczych dla optymalnej witalności.
Tymczasem ponad 40% pojedynczych komórek embrionalnych soi zachowało żywotność dwa tygodnie po biodrukowaniu, a także podzieliło się w czasie, tworząc mikrokomórki.
Biodrukowanie 3D może być przydatne do badania regeneracji komórek w roślinach uprawnych.
Komórki korzeniowe Arabidopsis a komórki embrionalne soi znane są z wysokiego tempa proliferacji i braku stałej identyfikacji. Innymi słowy, podobnie jak zwierzęce lub ludzkie komórki macierzyste, komórki te mogą stać się różnymi typami komórek.
Komórki z biodrukiem mogą przyjąć tożsamość komórek macierzystych; dzielą, rosną i wyrażają określone geny.
Badanie to pokazuje potężny potencjał biodrukowania 3D do identyfikacji optymalnych związków potrzebnych do utrzymania żywotności komórek roślinnych i komunikacji w kontrolowanym środowisku.
Badania opublikowane w czasopiśmie Postępy nauki.