„Kość z probówki” pomoże badać raka, przerzuty i umożliwi regenerację ubytków

Może to być przełom w badaniach nad kośćmi (fot. Shutterstock/ Crevis)

Naukowcy stworzyli precyzyjny, żywy model kości z trójwymiarową strukturą mineralną, zasiedloną przez komórki. Ma on pozwolić na badanie działania kości i ich chorób, poszukiwania nowych metod leczenia czy naprawianie uszkodzeń naturalnej tkanki.

Czerwone wino może pomóc kosmonautom

Będący składnikiem czerwonego wina resweratrol może pomóc badaczom Marsa zachować siłę mięśni – informuje pismo „Frontiers in Physiology”.

zobacz więcej

Zespół z Oregon Health & Science University, na łamach pisma „Nature Communications” opisał stworzoną w laboratorium tkankę, która podobnie jak żywa kość ma trójwymiarową, zmineralizowaną strukturę, wypełnioną komórkami kostnymi, nerwowymi czy nabłonkowymi i samoorganizującymi się naczyniami.

– W zasadzie jest to miniaturowa kość z probówki, którą możemy wyprodukować w 72 godziny, a nawet mniej. Zadziwiające jest, że naukowcy przyzwyczaili się do hodowania komórek w zawiesinie białek, aby zbliżyć się do warunków panujących w organizmie. Jednak to pierwszy raz, kiedy ktokolwiek umieścił komórki w strukturze mineralnej, co charakteryzuje właśnie tkankę kostną – mówi jeden z autorów publikacji, prof. Luiz Bertassoni.

Może to być przełom w badaniach nad kośćmi.

– Dzięki temu modelowi można zacząć zadawać pytania o to, jak kości przyciągają różnego rodzaju nowotwory, jak komórki raka przemieszczają się do kości, jak kość reguluje działanie szpiku. Dzięki niemu być może uda się także lepiej zrozumieć mechanizmy prowadzące do białaczki – opowiada badacz.

Możliwość tworzenia w laboratorium prawdziwej tkanki kostnej może też odmienić leczenie ubytków kości, przy których dzisiaj często pobiera się fragmenty tkanki od pacjenta.

Aby stworzyć żywy model, naukowcy najpierw mieszają komórki macierzyste z kolagenem - białkiem, powszechnie występującym w tkance kostnej. Tak powstaje żel z komórkami.

Sztuczna skóra reaguje tysiąc razy szybciej niż ludzka

Dzięki temu wynalazkowi już wkrótce protezy, a także roboty mogą zyskać zmysł podobny do ludzkiego, a nawet jeszcze doskonalszy. Naukowcy z...

zobacz więcej

Do niego badacze dodają roztwór z wapniem i fosforanami, czyli minerałami kości.

Zawiera on także uzyskiwane z krowiego mleka białko - osteopontynę, które zapobiega zbyt szybkiemu tworzeniu się kryształów ze składników mineralnych oraz chroni komórki.

Roztwór wnika w kolagen pełen mikroskopijnych otworów o średnicy nici DNA, po czym minerały krystalizują, tworząc zorganizowaną strukturę.

– Możemy odtworzyć architekturę kości w nanometrowej skali. Nasz model przechodzi przez ten sam proces biofizyczny, co prawdziwa kość - wyjaśnia prof. Bertassoni.

We wnętrzu mineralnej struktury komórki macierzyste spontanicznie zmieniają się w kostne, tak jakby sama obecność mineralnego środowiska podpowiadała im zachowanie. Następnie, w obecne w strukturze mikrokanaliki - wysuwają wypustki, którymi komunikują się między sobą.

– To natura wykonuje swoją pracę i to jest piękne - mówi badacz. – Poszliśmy więc o krok dalej i zdecydowaliśmy się dodać naczynia krwionośne i komórki nerwowe - dodaje.

Komórki nerwowe utworzyły sieć połączeń, a komórki nabłonkowe uformowały sieci przypominających naczynia krwionośne kanałów.



Badacze wszczepili tak uzyskaną tkankę myszom. Po kilku dniach naczynia wyhodowanej tkanki połączyły się z systemem krwionośnym gryzoni. Kiedy w pobliże implantu naukowcy wstrzyknęli komórki raka prostaty, wszczepiona kość przyciągała komórki nowotworowe.

Pozytywnie zakończyły się także testy sprawdzające możliwość uzupełniania ubytków w naturalnej kości.

Teraz naukowcy pracują nad tkanką zawierającą dodatkowo szpik kostny. Pozwoli ona np. na badania nowotworów krwi, w tym różnych postaci białaczki.

źródło:

Zobacz więcej