Celler vokser mere naturligt i spaghetti

Den sædvanlige måde at dyrke celler på er at bruge et fladt laboratorieskål af glas. Imidlertid, inde i en menneskekrop, cellerne vokser ikke på en flad overflade, men snarere i tre dimensioner. Det har fået forskere ved Lunds Universitet i Sverige til at udvikle en porøs "spaghetti" af vævsvenlige polymerer med hulrum, hvori cellerne kan udvikle sig på en mere naturlig måde.

"Når man dyrker hjerneceller i en flad laboratoriefad, de forskellige celletyper danner lag, med nervecellerne ovenpå og gliacellerne – en form for støttevæv – nedenunder. Sådan ser det ikke ud i naturligt hjernevæv, hvor cellerne er meget mere blandede, " siger neurovidenskabsforsker Ulrica Englund Johansson.

Mange forskergrupper rundt om i verden har derfor forsøgt at udvikle tredimensionelle strukturer, hvor celler kan dyrkes på en mere naturlig måde. Lund-forskerne har brugt en metode kaldet elektrospinning.

"Elektrospinning er faktisk en gammel teknik, som for nylig har fået et løft. Det viste sig at være en god måde at producere små nanostrukturer til biologiske og medicinske formål, " forklarer biofysiker Fredrik Johansson, der arbejder tæt sammen med Ulrica Englund Johanssons gruppe.

Den anvendte type polymer er godkendt til medicinske formål, og bruges til f.eks. suturer, hvor fiberen til sidst opløser sig selv. Afhængigt af applikationen, den tredimensionelle struktur kan formes til forskellige former.

"Du kan lade fibrene danne et virvar med mange hulrum, hvori celler kan vokse, som en kugle kogt spaghetti. Men hvis du, for eksempel, ønsker at få neuritten til at vokse i en bestemt retning, du kan få fibrene til at danne parallelle linjer – som lige, ukogt spaghetti, " forklarer Fredrik Johansson ved at bruge en metafor, der er let at forstå.

Lund-forskerne har opnået gode resultater med deres tredimensionelle fiberstrukturer.

"Den tredimensionelle form ser ud til at gavne modningen af ​​stamceller til gliaceller og neuroner. De blander sig også naturligt sammen, udvikle lange neuritudvækster, og demonstrere funktionel elektrisk aktivitet, " siger Ulrica Englund Johansson.

"De udtrykker også de proteiner, som normalt udtrykkes in vivo. Dette indikerer, at stamcellerne udvikler sig til de nerveceller, de ville være blevet til i hjernen."

Hvis den nye teknik leverer, hvad den lover, elektrospinning vil kunne give nye muligheder for både forskning og industri. Med flere naturlige cellekulturer at forske i, en række biomedicinske forskningsspørgsmål kan løses på nye måder.

Nye potentielle lægemidler kan testes mere effektivt på cellekulturer, der minder mere om naturligt væv. Celler som skal transplanteres – f.eks. til nethinden eller til hjernen – vil sandsynligvis også overleve og udvikle sig bedre i en tredimensionel struktur, selvom de senere injiceres blot som celler i en opløsning.

De samarbejdende forskere, som også inkluderer biolog David O'Carroll, har for nylig offentliggjort deres resultater i tre internationale tidsskrifter: Nanomedicin , Tidsskrifter af Biomaterialer og Nano bioteknologi , og Molekylær og cellulær neurovidenskab . De første to artikler beskriver deres undersøgelser udført på menneskelige hjernestamceller, mens den tredje handler om forsøg med nethindeceller.