Technologia czerpiąca inspirację z natury przyspiesza rozwój żywych tkanek
Stworzenie i doskonalenie procesów, dzięki którym możliwe stało się wytwarzanie żywych tkanek, zajęły naturze wiele miliardów lat. Obecnie zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu PRISM-LT(odnośnik otworzy się w nowym oknie) czerpie z tych osiągnięć pełnymi garściami, aby do 2027 roku opracować w ciągu pięciu lat innowacyjną platformę do biodruku 3D, która pozwala na uzyskiwanie złożonych żywych tkanek z komórek macierzystych w znacznie krótszym czasie. U podstaw tej innowacji leży koncepcja syntetycznych żywych materiałów opierająca się na żywych komórkach, które mogą rosnąć, reagować na bodźce i dostosowywać się do otoczenia w sposób niedostępny dla konwencjonalnych materiałów statycznych.
Biodruk oparty na symbiozie
Zespół projektu PRISM-LT rozwinął konwencjonalne metody biodruku, eliminując typowe problemy związane z żywotnością komórek i kontrolowaniem ich rozwoju. Zamiast drukować ciągłym strumieniem bioatramentu, naukowcy wykorzystują zamknięte w kapsułkach żywe cząsteczki. Te niewielkie kapsułki zawierają komórki macierzyste wraz z żelowym rusztowaniem i genetycznie zmodyfikowanymi mikroorganizmami pomocniczymi, takimi jak drożdże czy bakterie. Te ostatnie pełnią rolę biologicznych przewodników. Wykrywają chwilę, w której komórki macierzyste zaczynają przekształcać się w tkankę kostną, tłuszczową lub mięśniową, a następnie reagują wydzielając określone czynniki wzrostu, które kierują tym procesem i go podtrzymują. Ten symbiotyczny związek prowadzi do powstania samoregulującego się układu, w którym mikroorganizmy pozostają aktywne wyłącznie podczas początkowej fazy różnicowania, zapewniając niezawodne i spójne rezultaty bez ingerencji w rozwój tkanki w dłuższej perspektywie. Proces produkcji jest niezwykle szybki – trwa od kilku minut do godziny. Następnym krokiem jest trzytygodniowy okres dojrzewania. Choć zespół wytwarza obecnie około jednego centymetra kwadratowego cienkiej tkanki, badacze dążą do zwiększenia skali produkcji w celu uzyskiwania bloków o objętości jednego centymetra sześciennego. Głównym wyzwaniem pozostaje zapewnienie stabilnego środowiska dla organizmów, które nie współistnieją w naturalnych warunkach - na przykład drożdży i komórek macierzystych. Zespół skutecznie wykazał jednak, że taka symbioza jest możliwa w praktyce i może sprzyjać hodowli złożonych tkanek.
Od badań nad białaczką po hodowlę mięsa
Nowe rozwiązanie jest testowane pod kątem wykorzystania w dwóch różnych obszarach zastosowań. W kontekście sektora biomedycyny zespół projektu PRISM-LT skupia się na opracowaniu trójwymiarowych modeli szpiku kostnego, które pozwolą na odzwierciedlenie oddziaływań występujących między kością a tkanką tłuszczową. Modele te będą stanowić istotne narzędzia w badaniach przedklinicznych, zwłaszcza w badaniach nad lekami zwalczającymi białaczkę. Ponadto przyczynią się do rozwoju medycyny spersonalizowanej. Zespół stara się również rozwiązać jedną z głównych bolączek utrudniających popularyzację syntetycznego mięsa - fakturę gotowego produktu. W większości przypadków nie udaje się odtworzyć naturalnego marmurkowania charakterystycznego dla prawdziwego mięsa, co przekłada się w istotny sposób na akceptację przez konsumentów. Laura Martinelli, dyrektor generalna włoskiej spółki INsociety odpowiedzialnej za koordynację realizacji projektu PRISM-LT, podkreśla znaczenie tego osiągnięcia dla sektora spożywczego w artykule opublikowanym w magazynie „Horizon, The EU Research & Innovation Magazine”(odnośnik otworzy się w nowym oknie): „Dzięki opracowanej przez zespół technologii biodruku możemy uzyskać odpowiednią konsystencję syntetycznego mięsa, co umożliwia skuteczne wprowadzenie nowych produktów na rynek”. Oprócz rozwoju nowej technologii, zespół projektu PRISM-LT (PRInted Symbiotic Materials as a dynamic platform for Living Tissues production) nawiązał współpracę z organami regulacyjnymi, w tym z Europejską Agencją Leków, w celu analizy przepisów dotyczących żywych materiałów. Choć wciąż wiele brakuje do opracowania praktycznych rozwiązań opartych na tej technologii, badacze skupieni wokół projektu PRISM-LT potwierdzili, że możliwe jest opracowanie uniwersalnej i zrównoważonej metody wytwarzania żywych tkanek, przyczyniając się do zrewolucjonizowania zarówno systemu opieki zdrowotnej, jak i systemów żywnościowych przyszłości. Więcej informacji: strona projektu PRISM-LT(odnośnik otworzy się w nowym oknie)
