Нове дослідження, проведене в Університеті штату Північна Кароліна (США), демонструє відтворюваний спосіб вивчення клітинної комунікації між різними типами рослинних клітин шляхом “біодруку” цих клітин за допомогою 3D-принтера. портал News.ncsu.edu.
Вивчення того, як рослинні клітини взаємодіють одна з одною та з навколишнім середовищем, є ключем до більш глибокого розуміння функцій рослинних клітин та може призвести до створення кращих сортів сільськогосподарських культур.
Дослідники надрукували клітини модельної рослини Arabidopsis thaliana і сої, щоб не тільки вивчити, чи будуть рослинні клітини жити після біодруку – і як довго, але й зрозуміти, як вони набувають і змінюють свою ідентичність та функцію.
Процес 3D-біодруку рослинних клітин механічно аналогічний використанню друкарської фарби або пластмаси з декількома необхідними змінами.
Замість чорнила для 3D-друку вчені використовують ”біочорнила”, або живі рослинні клітини. Механіка в обох процесах однакова, за винятком кількох помітних відмінностей для рослинних клітин: ультрафіолетовий фільтр, що використовується для підтримки стерильності, і кілька головок друкуючих для одночасного друку з різних біоматеріалів.
Живі рослинні клітини без клітинних стінок, або протопласти, були надруковані біодруком разом із поживними речовинами, гормонами росту та загусником, званим агарозою – сполукою на основі морських водоростей. Агароза допомагає забезпечити міцність клітин.
Дослідження показало, що більше половини клітин, надрукованих способом 3D-біодруку, були життєздатними та згодом ділилися, утворюючи невеликі колонії.
Дослідники також надрукували окремі клітини за допомогою біодруку, щоб перевірити, чи можуть вони регенерувати чи ділитися та розмножуватися. Результати показали, що клітини кореня та втечі арабідопсис потребують різних комбінацій поживних речовин для оптимальної життєздатності.
Тим часом більше 40% окремих ембріональних клітин сої залишалися життєздатними через два тижні після біодруку, а також згодом ділилися, утворюючи мікроклітини.
3D-біодрук може бути корисним для вивчення клітинної регенерації у культурних рослин.
Клітини коріння арабідопсис та ембріональні клітини сої відомі високою швидкістю проліферації та відсутністю фіксованих ідентифікацій. Іншими словами, подібно до стовбурових клітин тварин або людини, ці клітини можуть ставати клітинами різних типів.
Клітини, надруковані способом біодруку, можуть приймати ідентичність стовбурових клітин; вони діляться, ростуть та експресують специфічні гени.
Це дослідження демонструє потужний потенціал використання 3D-біодруку для визначення оптимальних сполук, необхідних для підтримки життєздатності рослинних клітин та комунікації у контрольованому середовищі.
Дослідження опубліковано у журналі Наука розвивається.