ไบโออิงค์จากนวนิยายขยายขนาดการพิมพ์ชีวภาพสเต็มเซลล์

นักวิจัยจากประเทศจีนและสหรัฐอเมริกาได้พัฒนา bioink แบบใหม่ที่สามารถ bioprint เพาะเลี้ยงและขยายเซลล์ต้นกำเนิด pluripotent ที่ชักนำโดยมนุษย์ (hiPSCs) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ การค้นพบนี้นำเสนอเครื่องมือที่แปลกใหม่และทรงพลังสำหรับการขยาย hiPSC สำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น การสร้างชีวภาพและวิศวกรรมเนื้อเยื่อ HiPSC สามารถสร้างขึ้นจากเซลล์ผู้ใหญ่ของบุคคลใดๆ 

และต่อมาสามารถเปลี่ยนเป็นเซลล์ชนิดใด

ก็ได้ในร่างกาย สิ่งนี้ชวนให้นึกถึงความสามารถของเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน แต่ hiPSC หลีกเลี่ยงการปฏิเสธโดยระบบภูมิคุ้มกันของผู้ป่วย (เนื่องจากมาจากเซลล์ของผู้ป่วยเอง) และไม่ได้อยู่ภายใต้ข้อกังวลด้านจริยธรรมเช่นเดียวกัน ผลที่ได้คือ hiPSCs ได้สร้างความฮือฮาอย่างมากในการสร้างสเต็มเซลล์หรือการบำบัดที่ออกแบบโดยเนื้อเยื่อสำหรับผู้ป่วย

อย่างไรก็ตาม เพื่อให้สิ่งนี้เป็นจริง hiPSCs จะต้องได้รับการขยายอย่างมาก หมายเลขเซลล์ที่จำเป็นในการสร้างไมโครทิชชู่ในห้องปฏิบัติการมีตั้งแต่ 100 ล้านถึงหนึ่งพันล้านเซลล์ ในการซ่อมแซมเนื้อเยื่อหรืออวัยวะที่เป็นของแข็ง ตัวเลขนี้จะอยู่ใกล้กับเซลล์ 10-100 พันล้านเซลล์ ซึ่งไม่ใช่เรื่องเล็กในเชิงเศรษฐกิจหรือในทางปฏิบัติ

วิธีการเพาะเลี้ยงในปัจจุบันสำหรับ hiPSCs ส่วนใหญ่ดำเนินการในสองมิติ โดยที่ประสิทธิภาพการขยายตัวต่ำ และเซลล์อาจเริ่มเติบโตตามธรรมชาติในเซลล์ของผู้ใหญ่ ดังนั้น การสร้าง hiPSC หลายล้านหรือพันล้านจึงเป็นกระบวนการที่ช้า ซึ่งไม่สามารถยอมรับได้เมื่อผู้ป่วยอาจต้องการในเวลาที่เหมาะสม

เพื่อเอาชนะสิ่งนี้ นักวิจัยที่นำโดย Wei Sun จากTsinghau UniversityและDrexel Universityได้คิดค้นโครงนั่งร้านสามมิติแบบใหม่เพื่อสนับสนุนวัฒนธรรมและการแพร่กระจายของ hiPSCs ในสภาพแวดล้อมทางชีวภาพที่มากขึ้น โครงนั่งร้านประกอบด้วยไฮดรอกซีโพรพิลไคติน (HPCH) และมาทริเจล HPCH สามารถทำให้เกิดเจลและทำให้เป็นของเหลวได้โดยการเปลี่ยนอุณหภูมิและทำงานเป็น “กระดูกสันหลัง” ของโครงนั่งร้าน ในขณะที่ Matrigel เป็นวัสดุสนับสนุนทางชีวภาพที่รู้จักกันดีซึ่งส่งเสริมการยึดเกาะของเซลล์ภายในโครงนั่งร้าน

ในขณะที่การห่อหุ้มและการเพาะเลี้ยง 3 มิติของ hiPSCs

ได้ดำเนินการไปก่อนหน้านี้แล้ว แต่โครงนั่งร้าน HPCH มีคุณสมบัติเฉพาะตัว เนื่องจากต้องการเพียงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและไม่ต้องการส่วนประกอบเพิ่มเติมในการเชื่อมโยงเจล โครงสร้างจึงเป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้น และไม่ส่งผลกระทบต่อความมีชีวิตของเซลล์ ความเข้มข้นของ HPCH ที่จำเป็นสำหรับเจลก็ต่ำเช่นกัน ทำให้ได้วัสดุที่มีรูพรุนสูง ซึ่งเหมาะสำหรับการเพิ่มจำนวนเซลล์และการแลกเปลี่ยนสารอาหารการทำ Bioprinting hiPSC นั้นเป็นเรื่องยากเนื่องจากมีความเปราะบางและเสียหายได้ง่าย โดยการควบคุมพารามิเตอร์การพิมพ์อย่างเข้มงวด เช่น ความเร็วในการพิมพ์และเส้นผ่านศูนย์กลางหัวฉีด นักวิจัยสามารถกำหนดสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการรักษาความมีชีวิตของเซลล์ได้ พวกเขายังประเมินช่วงของการผสม HPCH และ Matrigel ใน bioink เพื่อสนับสนุนเซลล์

เซลล์ถูกปล่อยทิ้งไว้ 10 วันหลังการพิมพ์และประเมินการเพิ่มจำนวนในสารผสมไบโออิงค์ต่างๆ การเติบโตของเซลล์ในโครงพิมพ์ HPCH ที่พิมพ์ออกมานั้นสูงกว่าการเพาะเลี้ยงแบบไม่มีโครงหรือแบบ 2 มิติ ที่น่าสนใจ นักวิจัยยังตั้งข้อสังเกตอีกว่าความหนาแน่นที่แตกต่างกันของ HPCH เปลี่ยนความแปรปรวนและขนาดโดยรวมของมวลรวมของเซลล์ที่ก่อตัวขึ้น: ความเข้มข้นที่ต่ำลงจะทำให้มวลรวมที่ใหญ่ขึ้นและแปรผันมากขึ้น ความเข้มข้นที่สูงกว่าให้มวลรวมที่มีขนาดน้อยกว่าแต่มีความสม่ำเสมอมากกว่า

ที่สำคัญ hiPSCs ต้องอยู่ในสถานะ pluripotent ของพวกเขาในขณะที่อยู่ในวัฒนธรรมและไม่โตเต็มที่ตามธรรมชาติ เซลล์ Pluripotent มักถูกเพาะเลี้ยงบนซับสเตรตเฉพาะเพื่อรักษา pluripotency นี้ และการเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงในการเพาะเลี้ยง 3 มิติสามารถกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงที่ควบคุมไม่ได้นี้ นักวิจัยประเมินเซลล์ที่ถูกห่อหุ้มไว้เป็นเวลา 10 วัน และผ่านการกำหนดลักษณะเฉพาะที่ครอบคลุม และแสดงให้เห็นว่าเซลล์ยังคงรักษา pluripotency ไว้ได้

เครื่องหมาย Pluripotency

การแสดงออกของเครื่องหมายพลูริโพเทนซี (4 ต.ค., SSEA4) ในกลุ่ม hiPSCs ในไบโอหมึก HPCH DAPI นิวเคลียร์แสดงเป็นสีน้ำเงิน แถบมาตราส่วน: 100 μm. (เอื้อเฟื้อ: Biofabrication 10 044101)

HPCH/Matrigel bioink สามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นประโยชน์ในด้านการพัฒนาของการพิมพ์เซลล์ต้นกำเนิด pluripotent และการขยายขนาดเซลล์สำหรับวิศวกรรมเนื้อเยื่อ นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าเซลล์ที่ห่อหุ้มรักษาความมีชีวิตและความอุดมสมบูรณ์ และเจลสามารถละลายได้ง่ายเพื่ออำนวยความสะดวกในการขยายวัฒนธรรม ลักษณะ 3 มิติของมันให้สภาพแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับการเพาะเลี้ยงเซลล์ทางสรีรวิทยามากกว่าวิธีการ 2 มิติ ในขณะเดียวกันก็ให้พื้นที่สำหรับการเจริญเติบโตของเซลล์มากขึ้น

โดยการควบคุมองค์ประกอบไบโออิงค์ สามารถสร้างมวลรวมที่มีขนาดสม่ำเสมอสูง ซึ่งจำเป็นสำหรับการควบคุมการสุกเต็มที่ การตรวจสอบเพิ่มเติมเกี่ยวกับวัฒนธรรมระยะยาว เนื้อเรื่อง และการเพิ่มสเกลของ hiPSC อาจนำไปสู่วิธีการสร้างและการสร้างความแตกต่างของไมโครทิชชู่ที่ดีขึ้น

เพื่อลดขนาดสปอตเพิ่มเติม มีการใช้การจัดเรียงภาคสนามเพื่อปรับปรุงความสอดคล้องของเป้าหมายและเงามัว ซึ่งเป็นบริเวณที่ขอบของลำแสงรังสีซึ่งมีการลดปริมาณรังสีลงอย่างรวดเร็ว เพื่อลดความซับซ้อนของกระบวนการนี้ ทีมวิจัยซึ่งนำโดย Jonathan Brent Farr มีเป้าหมายที่จะสร้างระบบที่ผลิตลำแสงโปรตอนทางคลินิกที่มีขนาดเล็กกว่ามากโดยไม่จำเป็นต้องมีการเทียบเคียงทางกายภาพ

Farr และเพื่อนร่วมงานได้ปรับเปลี่ยนระบบบำบัดด้วยโปรตอนในการใช้งานทางคลินิกเป็นประจำในศูนย์บำบัดด้วยโปรตอนบำบัด Red Frog Events ของโรงพยาบาล พวกเขาทำการปรับเปลี่ยนลำแสงแนวนอนคงที่ของระบบสองครั้ง – เพิ่มและเปิดใช้งานเครื่องขูดแนวตั้งเพื่อให้ได้ขนาดลำแสงที่เล็กกว่าที่สกัดจากซินโครตรอน และใช้หน้าต่างสุญญากาศที่บางลงที่ส่วนท้ายของแนวลำแสงในหัวฉีดการสแกน – เพื่อเปิดใช้งานการส่ง IMMPT โดยใช้มินิบีมที่สแกน พวกเขายังปรับปรุงการตรวจสอบตำแหน่งจุดโปรตอนและความแม่นยำของตัวกำหนดตำแหน่งผู้ป่วยเพื่อรองรับการส่งมอบ IMMPT ทางคลินิก

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >> ป๊อกเด้งออนไลน์