Lumikha ang mga Scientist ng 3D-Printed Living Lung Tissue

Ang mga mananaliksik sa UBC Okanagan ay bumuo ng isang 3D bioprinted na modelo na malapit na ginagaya ang pagiging kumplikado ng natural na tissue ng baga - isang inobasyon na maaaring magbago kung paano pinag-aaralan ng mga siyentipiko ang mga sakit sa baga at bumuo ng mga bagong paggamot.

Sinabi ni Irving K. Barber Faculty of Sciences Associate Professor Dr. Emmanuel Osei na ang modelo ay gumagawa ng tissue na malapit na kahawig ng pagiging kumplikado ng baga ng tao, na maaaring mapabuti ang pagsusuri sa sakit sa paghinga at pagbuo ng gamot.

"Upang magawa ang aming pananaliksik at ang mga pagsubok na kailangan naming gawin, kung saan pinag-aaralan namin ang mga mekanismo ng mga kumplikadong sakit sa baga upang sa huli ay makahanap ng mga bagong target na gamot, kailangan naming makalikha ng mga modelo na maihahambing sa tisyu ng tao," sabi niya.

Gumamit ang pangkat ng mga mananaliksik ng bioink na gawa sa photosensitive polymer-modified gelatin at isang polymer na tinatawag na polyethyleneglycol diacrylate sa 3D print ng hydrogel na naglalaman ng maraming uri ng cell at channel upang muling likhain ang vascular structure ng daanan ng hangin ng tao.

Kapag na-print, ang hydrogel ay kumikilos na katulad ng kumplikadong mekanikal na istraktura ng tissue ng baga, na nagpapahusay sa paraan ng pag-aaral natin kung paano tumutugon ang mga cell sa stimuli.

"Ang aming layunin ay upang lumikha ng isang mas may kaugnayan sa physiologically in vitro na modelo ng daanan ng hangin ng tao," sabi ni Dr. Osei, na nagtatrabaho din sa UBC's Heart and Lung Innovation Center. "Sa pamamagitan ng pagsasama ng mga bahagi ng vascular, mas mahusay nating mamodelo ang kapaligiran sa baga, na kritikal para sa pag-aaral ng sakit at pagsubok ng mga gamot."

Ipinaliwanag ni Dr. Osei na kapag ang isang tao ay na-diagnose na may kanser sa baga, isang surgeon - na may pahintulot ng pasyente - ay maaaring alisin ang apektadong bahagi kasama ng ilang normal na tissue sa baga at ibigay ang mga sample na ito sa mga mananaliksik.

"Gayunpaman, ang isang mananaliksik ay walang kontrol sa kung gaano karaming tissue ang kanilang natatanggap," paliwanag niya. "Minsan ito ay maaaring isang maliit na piraso lamang ng tissue na dinadala sa lab at ginagamot sa iba't ibang kemikal para sa pagsubok. Ngayon, gamit ang 3D bioprinting, maaari nating ihiwalay ang mga cell mula sa mga donor tissue na ito at potensyal na lumikha ng karagdagang tissue at mga sample ng pagsubok upang magsagawa ng pananaliksik sa ating mga lab nang hindi umaasa sa mga bagong sample ng donor."

Maraming mga sakit sa baga ay kasalukuyang walang lunas, kabilang ang talamak na nakahahadlang na sakit sa baga (COPD), hika, idiopathic pulmonary fibrosis at kanser, sabi ni Dr. Osei. Ang kakayahang lumikha ng mga modelo para sa pagsubok ay isang makabuluhang hakbang pasulong sa pananaliksik sa sakit sa paghinga at pagbuo ng gamot.

Ang pag-aaral, na inilathala sa journal Biotechnology and Bioengineering sa pakikipagtulungan sa Mitacs at suportado ng Providence Health Care, ay isang hakbang patungo sa pag-unawa sa mga aspeto ng sakit sa baga tulad ng pagkakapilat at pamamaga at maaaring humantong sa mga pagpapagaling sa hinaharap para sa iba't ibang mga sakit.

Inilarawan ng papel ang mga pagsubok kabilang ang paglalantad ng isang bioprinted na 3D na modelo sa katas ng usok ng sigarilyo, na nagpapahintulot sa mga mananaliksik na obserbahan ang pagtaas ng mga pro-inflammatory cytokine, mga marker ng nagpapaalab na tugon ng lung tissue sa nikotina.

"Ang katotohanan na nagawa namin ang modelong ito at pagkatapos ay gumamit ng mga partikular na trigger, tulad ng usok ng sigarilyo, upang ipakita kung paano tumugon ang modelo at ginagaya ang mga aspeto ng sakit sa baga ay isang makabuluhang hakbang sa pag-unawa sa mga kumplikadong mekanismo ng sakit sa baga at makakatulong sa amin na maunawaan kung paano ituring ang mga ito," sabi ni Dr Osei.

"Ang aming modelo ay kumplikado, ngunit dahil sa reproducibility at pinakamainam na katangian ng bioprinting, maaari itong iakma sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga karagdagang uri ng cell o mga cell na nagmula sa mga partikular na pasyente, na ginagawa itong isang mahusay na tool para sa personalized na gamot at pagmomolde ng sakit."

Sinabi ni Dr. Osei na ang pagpapatuloy ng gawaing ito ay naglalagay sa kanyang pangkat ng pananaliksik sa isang natatanging posisyon upang makipagtulungan sa mga kasamahan mula sa mga organisasyon tulad ng Immunobiology Eminence Research Excellence Cluster ng UBC, mga kumpanya ng biotech, at sinumang interesado sa pagbuo ng mga bioartificial na modelo.