En ny undersøgelse fra University of North Carolina (USA) viser en reproducerbar måde at studere cellulær kommunikation mellem forskellige typer planteceller ved at "bioprinte" disse celler ved hjælp af en 3D-printer. News.ncsu.edu portal.
At studere, hvordan planteceller interagerer med hinanden og med deres omgivelser, er nøglen til en bedre forståelse af plantecellernes funktioner og kan føre til bedre afgrødesorter.
Forskere udskriver modelplanteceller Arabidopsis thaliana og soja, for ikke kun at undersøge, om planteceller overlever bioprintning – og hvor længe – men også for at forstå, hvordan de erhverver og ændrer deres identitet og funktion.
3D-bioprintprocessen for planteceller ligner mekanisk at bruge trykfarve eller plastik, med nogle få nødvendige modifikationer.
I stedet for 3D-printblæk bruger forskerne "bio-blæk" eller levende planteceller. Mekanikken i begge processer er den samme, bortset fra nogle få bemærkelsesværdige forskelle for planteceller: et ultraviolet filter, der bruges til at opretholde sterilitet, og flere printhoveder til at udskrive fra forskellige biomaterialer samtidigt.
Levende planteceller uden cellevægge eller protoplaster blev bioprintet sammen med næringsstoffer, væksthormoner og et fortykningsmiddel kaldet agarose, en tangbaseret forbindelse. Agarose hjælper med at give cellestyrke.
Undersøgelsen viste, at mere end halvdelen af de 3D-bioprintede celler var levedygtige og opdelte over tid for at danne små kolonier.
Forskerne bioprintede også individuelle celler for at se, om de kunne regenerere eller dele sig og formere sig. Resultaterne viste, at rod- og skudceller Arabidopsis har brug for forskellige kombinationer af næringsstoffer for optimal vitalitet.
I mellemtiden forblev mere end 40 % af individuelle sojabønne-embryonale celler levedygtige to uger efter bioprintning og delte sig også over tid for at danne mikroceller.
3D-bioprintning kan være nyttig til at studere cellulær regenerering i dyrkede planter.
Rodceller Arabidopsis og sojabønne embryonale celler er kendt for høje spredningshastigheder og mangel på faste identifikationer. Med andre ord, ligesom dyre- eller menneskestamceller, kan disse celler blive til forskellige typer celler.
Bioprintede celler kan påtage sig stamcellers identitet; de deler, vokser og udtrykker specifikke gener.
Denne undersøgelse demonstrerer det stærke potentiale ved at bruge 3D bioprint til at identificere de optimale forbindelser, der er nødvendige for at opretholde plantecellernes levedygtighed og kommunikation i et kontrolleret miljø.
Forskning offentliggjort i tidsskriftet Science Forskud.