Μια νέα μελέτη από το Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας (ΗΠΑ) δείχνει έναν αναπαραγώγιμο τρόπο μελέτης της κυτταρικής επικοινωνίας μεταξύ διαφορετικών τύπων φυτικών κυττάρων «βιοτυπώνοντας» αυτά τα κύτταρα χρησιμοποιώντας έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή. Πύλη News.ncsu.edu.
Η μελέτη του τρόπου με τον οποίο τα φυτικά κύτταρα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και με το περιβάλλον τους είναι το κλειδί για την καλύτερη κατανόηση των λειτουργιών των φυτικών κυττάρων και μπορεί να οδηγήσει σε καλύτερες ποικιλίες καλλιεργειών.
Οι ερευνητές εκτυπώνουν μοντέλα φυτικών κυττάρων Arabidopsis thaliana και τη σόγια, όχι μόνο για να μελετήσουμε αν τα φυτικά κύτταρα επιβιώνουν από τη βιοεκτύπωση —και για πόσο καιρό— αλλά και για να κατανοήσουμε πώς αποκτούν και αλλάζουν την ταυτότητα και τη λειτουργία τους.
Η διαδικασία τρισδιάστατης βιοεκτύπωσης για φυτικά κύτταρα είναι μηχανικά παρόμοια με τη χρήση μελάνης εκτύπωσης ή πλαστικού, με μερικές απαραίτητες τροποποιήσεις.
Αντί για μελάνι τρισδιάστατης εκτύπωσης, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν «βιο-μελάνη» ή ζωντανά φυτικά κύτταρα. Η μηχανική και στις δύο διαδικασίες είναι η ίδια, εκτός από μερικές αξιοσημείωτες διαφορές για τα φυτικά κύτταρα: ένα φίλτρο υπεριώδους που χρησιμοποιείται για τη διατήρηση της στειρότητας και πολλαπλές κεφαλές εκτύπωσης για εκτύπωση από διαφορετικά βιοϋλικά ταυτόχρονα.
Ζωντανά φυτικά κύτταρα χωρίς κυτταρικά τοιχώματα ή πρωτοπλάστες, βιοτυπώθηκαν μαζί με θρεπτικά συστατικά, αυξητικές ορμόνες και έναν πηκτικό παράγοντα που ονομάζεται αγαρόζη, μια ένωση με βάση τα φύκια. Η αγαρόζη βοηθά στην παροχή δύναμης των κυττάρων.
Η μελέτη έδειξε ότι περισσότερα από τα μισά από τα τρισδιάστατα βιοεκτυπωμένα κύτταρα ήταν βιώσιμα και χωρίστηκαν με την πάροδο του χρόνου για να σχηματίσουν μικρές αποικίες.
Οι ερευνητές βιοτύπωσαν επίσης μεμονωμένα κύτταρα για να δουν αν μπορούσαν να αναγεννηθούν ή να διαιρεθούν και να πολλαπλασιαστούν. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα κύτταρα ρίζας και βλαστού Arabidopsis χρειάζονται διαφορετικούς συνδυασμούς θρεπτικών συστατικών για βέλτιστη ζωτικότητα.
Εν τω μεταξύ, περισσότερο από το 40% των μεμονωμένων εμβρυϊκών κυττάρων σόγιας παρέμειναν βιώσιμα δύο εβδομάδες μετά τη βιοεκτύπωση και επίσης διαιρέθηκαν με την πάροδο του χρόνου για να σχηματίσουν μικροκύτταρα.
Η τρισδιάστατη βιοεκτύπωση μπορεί να είναι χρήσιμη για τη μελέτη της κυτταρικής αναγέννησης σε καλλιεργούμενα φυτά.
Κύτταρα ρίζας Arabidopsis και τα εμβρυϊκά κύτταρα σόγιας είναι γνωστά για υψηλά ποσοστά πολλαπλασιασμού και έλλειψη σταθερών ταυτοποιήσεων. Με άλλα λόγια, όπως τα ζωικά ή ανθρώπινα βλαστοκύτταρα, αυτά τα κύτταρα μπορούν να γίνουν διαφορετικοί τύποι κυττάρων.
Τα βιοτυπωμένα κύτταρα μπορούν να πάρουν την ταυτότητα των βλαστοκυττάρων. διαιρούνται, αναπτύσσονται και εκφράζουν συγκεκριμένα γονίδια.
Αυτή η μελέτη καταδεικνύει τις ισχυρές δυνατότητες της χρήσης τρισδιάστατης βιοεκτύπωσης για τον εντοπισμό των βέλτιστων ενώσεων που απαιτούνται για τη διατήρηση της βιωσιμότητας και της επικοινωνίας των φυτικών κυττάρων σε ένα ελεγχόμενο περιβάλλον.
Έρευνα που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Προκαταβολές Επιστήμη.