Новое исследование, проведенное в Университете штата Северная Каролина (США), демонстрирует воспроизводимый способ изучения клеточной коммуникации между различными типами растительных клеток путем “биопечати” этих клеток с помощью 3D-принтера, сообщает портал News.ncsu.edu.
Изучение того, как растительные клетки взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой, является ключом к более глубокому пониманию функций растительных клеток и может привести к созданию лучших сортов сельскохозяйственных культур.
Исследователи напечатали клетки модельного растения Arabidopsis thaliana и сои, чтобы не только изучить, будут ли растительные клетки жить после биопечати – и как долго, — но и понять, как они приобретают и меняют свою идентичность и функцию.
Процесс 3D-биопечати растительных клеток механически аналогичен использованию печатной краски или пластмассы с несколькими необходимыми изменениями.
Вместо чернил для 3D-печати ученые используют ”биочернила», или живые растительные клетки. Механика в обоих процессах одинакова, за исключением нескольких заметных отличий для растительных клеток: ультрафиолетовый фильтр, используемый для поддержания стерильности, и несколько печатающих головок для одновременной печати из разных биоматериалов.
Живые растительные клетки без клеточных стенок, или протопласты, были напечатаны биопечатью вместе с питательными веществами, гормонами роста и загустителем, называемым агарозой — соединением на основе морских водорослей. Агароза помогает обеспечить прочность клеток.
Исследование показало, что более половины клеток, напечатанных способом 3D-биопечати, были жизнеспособными и со временем делились, образуя небольшие колонии.
Исследователи также напечатали отдельные клетки с помощью биопечати, чтобы проверить, могут ли они регенерировать или делиться и размножаться. Результаты показали, что клетки корня и побега арабидопсиса нуждаются в различных комбинациях питательных веществ для оптимальной жизнеспособности.
Между тем, более 40% отдельных эмбриональных клеток сои оставались жизнеспособными через две недели после биопечати, а также со временем делились, образуя микроклетки.
3D-биопечать может быть полезна для изучения клеточной регенерации у культурных растений.
Клетки корней арабидопсиса и эмбриональные клетки сои известны высокой скоростью пролиферации и отсутствием фиксированных идентификаций. Другими словами, подобно стволовым клеткам животных или человека, эти клетки могут становиться клетками разных типов.
Клетки, напечатанные способом биопечати, могут принимать идентичность стволовых клеток; они делятся, растут и экспрессируют специфические гены.
Это исследование демонстрирует мощный потенциал использования 3D-биопечати для определения оптимальных соединений, необходимых для поддержания жизнеспособности растительных клеток и коммуникации в контролируемой среде.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
