3-D-печатные леса восстанавливают функцию яичников у бесплодных мышей.

3-D-печатные леса восстанавливают функцию яичников у бесплодных мышей.

3-D-печатные леса восстанавливают функцию яичников у бесплодных мышей.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, является результатом работы команды, в которую входят члены Медицинской школы Файнберга Северо-Западного университета в Чикаго и Инженерной школы Маккормика в Эванстоне (штат Иллинойс).

Здоровые яичники важны не только для фертильности, они также вырабатывают гормоны, которые вызывают половое созревание и менопаузу.

Исследователи провели исследование, потому что они хотят найти способ помочь пациентам всех возрастов, проходящим лечение (например, от рака), нарушающего функцию яичников. Молодые пациенты, потерявшие функцию яичников, часто нуждаются в заместительной гормональной терапии для начала полового созревания.

В своей работе авторы отмечают, что современные подходы, включая экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) и трансплантацию яичников, не дают «долгосрочных решений и оставляют детей с метастатическими заболеваниями без выбора».

Были предприняты различные попытки сконструировать яичники с использованием ряда биоматериалов в сочетании с фолликулами — сферическими карманами внутри яичников, которые содержат незрелые яичные клетки и вырабатывают гормоны, — но они имели ограниченный успех.

Авторы поясняют, что одна из проблем тканевой инженерии — замещение яичников — которую они называют «биопротезированием» яичников — заключается в обеспечении выживания фолликулов в искусственной среде.

Фолликулы нужно держать прямо в трехмерном пространстве.

Чтобы выжить, фолликулы должны удерживаться особым образом в трехмерной среде. Они должны оставаться на месте, чтобы достичь зрелости, поддерживать контакт с другими клетками и вырабатывать гормоны. Если они будут двигаться слишком свободно и распространяться, этого не произойдет.

Исследования мышей с использованием биопротезирования яичников из гидрогелевых лесов увенчались успехом при рождении живых детей. Таким образом, это стало отправной точкой для нового исследования.

Последние достижения в области 3D-печати, также известные как аддитивное производство, позволяют исследователям создавать живые, функционирующие ткани, используя биосовместимые структуры, которые могут удерживать клетки и различные несущие части в 3D.

Эта так называемая 3-D биопринтинговая печать уже использовалась для тканевой инженерии новой кожи, костей, сердечной ткани, хрящей и других частей тела.

Исследователи обнаружили, что трехмерная биопечать дала им возможность изменять поровую архитектуру лесов и использовать ее для контроля степени удержания фолликул в трехмерном пространстве.

Они показали, что чем больше взаимодействия происходит со строительными лесами, тем меньше фолликулы распространяются и тем выше их шансы на выживание.

Когда исследователи пересадили биопротезные яичники в хирургически стерилизованные мыши, мыши овулировались, успешно спаривались и рождали здоровые помёты. Они даже кормили своих щенков грудью.

Первая успешная печать желатиновых самонесущих строительных лесов

Команда использовала желатин в качестве «чернил» для печати на строительных лесах. Этот материал безопасен для использования в организме человека и достаточно жесток для использования в хирургии, а также достаточно порист, чтобы клетки могли взаимодействовать с окружающими тканями.

Старший научный сотрудник Рамиль Шах, доцент хирургии в Файнберге и материаловедения и инженерии в Маккормике, объясняет, что большинство гидрогелей слишком слабы для получения трехмерных структур. Они в основном сделаны из воды и разрушаются.

«Но мы нашли желатиновую температуру, которая позволяет ему быть самонесущим, не разрушаться и вести к образованию нескольких слоев», — добавляет она. «Никто другой не смог напечатать желатин с такой четко определенной и самоподдерживающейся геометрией.»

Открытая архитектура лесов сделала больше, чем просто обеспечила фолликулам правильную трехмерную поддержку для созревания яичных клеток и овуляции. Это также позволило кровеносным сосудам развиваться внутри имплантата, чтобы высвобождающиеся гормоны могли попасть в кровоток и вызвать лактацию у мышек, о чем свидетельствует тот факт, что они могли кормить своих щенков грудью.

Исследование приближает день, когда биоинженерные имплантаты могут быть использованы вместо трансплантированных донорских тканей для восстановления функции яичников у человека. Его основной вклад заключается в том, чтобы показать, что 3D-печать может стать частью этого путешествия.

» Это первое исследование, демонстрирующее, что архитектура лесов имеет большое значение для выживания фолликулов. Мы бы не смогли этого сделать, если бы не использовали платформу трехмерного принтера».