Kā 3D druka ļauj zinātniekiem izaudzēt jaunus cilvēka matiņus
Kolumbijas universitātes pētnieki ir atraduši veidu, kā izmantot 3D drukas tehnoloģiju, lai imitētu cilvēka galvas ādu un tādējādi ļautu augt jauniem cilvēka matiem. Pēc tam viņi var pārstādīt jaunos matus to cilvēku galvas ādā, kuriem ir matu izkrišana.
Liels skaits cilvēku visā pasaulē matu izkrišanu piedzīvo vienā vai otrā formā vai nu dabisku cēloņu dēļ, vai arī kā medicīniskās terapijas blakusparādība. Daudzos no šiem gadījumiem - īpaši cilvēkiem ar dabisku matu izkrišanu - process nav atgriezenisks.
Pētījumi ir parādījuši, ka matu izkrišana var būtiski ietekmēt gan sieviešu, gan vīriešu paštēlu un dzīves kvalitāti, jo lielākā daļa kultūru piešķir lielu nozīmi dabīgiem matiem.
Neskatoties uz to, ārstēšanas iespējas cilvēkiem ar matu izkrišanu var būt nepamanītas, un dažiem cilvēkiem var būt nepieciešama mērķtiecīgāka iejaukšanās, piemēram, matu transplantācija.
Šī procedūra ietver matu folikulu transplantāciju no vienas cilvēka ķermeņa daļas uz otru. Tomēr tagad pie horizonta var parādīties jaunas un ilgtspējīgākas matu ataugšanas iespējas.
Daži nesenie pētījumi ir koncentrējušies uz cilmes šūnu izmantošanu jaunu, dabīgu cilvēku matu audzēšanai, taču eksperimenti ir balstīti uz peles ādas izmantošanu kā šo šūnu “stādīšanas zemi”.
Tagad pirmo reizi Kolumbijas Universitātes Medicīnas centra Ņujorkā, Ņujorkā, pētnieku grupa ir izstrādājusi jaunu cilvēku matu audzēšanas metodi. Tā vietā, lai paļautos uz ādu, viņi izmantoja 3D drukāšanas metodes.
Pētnieki paskaidro, ka viņu veiksmīgais eksperiments bija pirmais vairāk nekā vienā veidā. Zinātnieki laboratorijā ir spējuši patstāvīgi audzēt žurku un peles matiņus, taču viņiem ir bijis grūti panākt to pašu ar cilvēku matiem.
“Žurku un peļu šūnās izaug skaisti mati. Bet tādu iemeslu dēļ, kurus mēs pilnībā nesaprotam, cilvēka šūnas ir izturīgas, ”saka līdzautore Angela Christiano, Ph.D.
Jaunu matu “sēklu” stādīšana
Kristjano un komanda domāja, vai viņi spēs stimulēt jaunu matu augšanu laboratorijā, izveidojot vidi, kas līdzīga tai, kuru dabiski aizņem cilvēka matu šūnas.
Viņu pirmais mēģinājums ietvēra mazu šūnu sfēru izveidošanu un suspendēšanu šķidruma pilienos. Tad viņi implantēja šīs sfēras pelēs, lai redzētu, vai mati augs. Pētnieki nebija apmierināti ar šo pieeju, jo, lai arī dažas no implantētajām šūnām veidoja jaunus matus, citas neizdevās attīstīties.
Pēc tam komanda nolēma eksperimentēt ar 3D drukāšanas paņēmieniem, lai noskaidrotu, vai tie var radīt mikrovidi, kas precīzāk atdarina cilvēka matu folikulu dabisko vidi. Izmeklētāji par savu procesu, kā arī par rezultātiem ziņo pētījumā, kas parādās Dabas komunikācijas.
Christiano un viņa kolēģi beidzot izveidoja plastmasas veidnes ar izvirzītiem pusmilimetru platiem pagarinājumiem.
"Iepriekšējie ražošanas paņēmieni nav spējuši izveidot tik plānas projekcijas, tāpēc šo darbu ievērojami atviegloja 3D drukāšanas tehnoloģijas jauninājumi," skaidro pirmais autors Hasans Erbils Abaci.
Pēc tam pētniekiem izdevās panākt, lai ap pelējumu izaugtu cilvēka āda. Viņi tajā ievietoja matu folikulu šūnas, kuras bija savākuši no brīvprātīgajiem, virsū pievienojot keratīnu ražojošās šūnas. Visbeidzot, tie stimulēja izaugsmi, pievienojot dažādus izaugsmes faktorus.
Šis tests bija veiksmīgs - ne vairāk kā 3 nedēļu laikā šūnas radīja cilvēka matu folikulus, kas varēja sākt augt matiem.
Pētnieki atzīmē, ka šis process joprojām ir tālu no ideāla. Neskatoties uz to, tai ir potenciāls izveidot ilgtspējīgu dabisko matu avotu transplantācijai un nodrošināt matus jebkurai personai, kurai tie varētu būt vajadzīgi.
“Tas [paplašinātu] matu atjaunošanas pieejamību visiem pacientiem - ieskaitot 30 miljonus sieviešu Amerikas Savienotajās Valstīs, kurām ir matu retināšana, un jaunus vīriešus, kuru matu līnijas joprojām atkāpjas. Matu atjaunošanas operāciju vairs neierobežotu donoru matiņu skaits, ”saka Kristiāno.
Pētnieki norāda, ka šādā veidā cilvēku matu audzēšana laboratorijā varētu būt noderīga arī farmaceitiskajā pētniecībā, dodot pētniekiem lielāku brīvību meklēt vai izmēģināt jaunas matu augšanas zāles.
"Tas, ko mēs esam parādījuši, ir tas, ka būtībā mēs varam izveidot matu fermu: pareizi izveidotu un izveidotu matu režģi, lai tos varētu pārstādīt atpakaļ tā paša pacienta galvas ādā."
Angela Christiano, Ph.D.
Kaut arī lielākā daļa pētnieku, kas piedalījās šajā pētījumā, nepaziņoja par konkurējošām interesēm, Angela Christiano un Colin Jahoda norādīja, ka viņi ir Rapunzel Bioscience, biotehnoloģijas uzņēmuma, kas iegulda līdzekļus matu un ādas atjaunojošās terapijās, dibinātāji.
