Bioprintimi 3D i modelit të metastazave të trurit in vitro
Lumenjtë përdridhen dhe kthehen kur shikohen nga lart, dhe kokrrat e rërës rrjedhin përgjatë kthesave, duke u vendosur në vendet ku rrymat ngadalësohen. Në mënyrë të ngjashme, studimet e fundit sugjerojnë se shtigjet dredha të enëve të gjakut mund të shkaktojnë zhvillimin e kancereve metastatike, një temë që fiton vëmendje të konsiderueshme në akademi.
Një ekip bashkëpunues i udhëhequr nga profesori Dong-Woo Cho dhe kandidati për doktoraturë Wonbin Park nga Departamenti i Inxhinierisë Mekanike në Universitetin e Shkencës dhe Teknologjisë Pohang (POSTECH), së bashku me profesorin Byoung Soo Kim dhe kandidatin për doktoraturë Jae-Seong Lee nga Shkolla e Biomjekësisë Inxhinieria e Konvergjencës në Universitetin Kombëtar të Pusanit dhe profesori Ge Gao nga Shkolla e Teknologjisë Mjekësore në Institutin e Teknologjisë së Pekinit, përdorën teknologjinë e bioprintimit 3D për të riprodhuar në laborator strukturat e ndërlikuara të enëve të gjakut të trurit. Fokusi i tyre kryesor ishte në zbulimin e ndikimit të lakimit të enëve të gjakut në lëvizjen e qelizave tumorale që qarkullonin brenda trurit. Gjetjet novatore të kërkimit u botuan në Nature Communications dhe u shfaqën dukshëm si pika kryesore e redaktorëve në seksionin Bioteknologji dhe Metoda.
Metastaza e trurit, shpesh e kategorizuar si terminale për shkak të prognozës së saj të zymtë dhe sfidave në trajtim, ndodh kur qelizat e kancerit, pasi janë shkëputur nga indet e tjera, lundrojnë në labirintin e ndërlikuar të enëve të gjakut thellë brenda trurit për të inicuar sëmundjen. Ndërsa disa modele in vitro janë zhvilluar për të studiuar mekanizmat e fillimit të tij, të kuptuarit e ndikimit të faktorëve fiziologjikë brenda enëve të gjakut të trurit dhe strukturave të tyre anatomike në zhvillimin e kancerit metastatik ka qenë një pengesë e rëndësishme.
Ekipi zhvilloi një bioink të specializuar të përshtatur në mënyrë eksplicite për krijimin e enëve të gjakut të trurit. Modelet e printuara 3D duke përdorur bojën konvencionale u përballën me sfida në replikimin e saktë të enëve të gjakut të ndërlikuara cerebrale, pasi hasën në vështirësi në ruajtjen e strukturës deri në ngurtësimin e plotë. Për të trajtuar këtë çështje, ekipi krijoi një matricë hibride ekstraqelizore të decelularizuar të rrjedhur nga truri (BdECM) duke përzier matricën jashtëqelizore të decelularizuar me burim nga truri me alginat të nxjerrë nga alga deti. Ky hibrid inovativ BdECM, i përbërë nga kolagjen dhe rreth 2000 lloje të tjera proteinash, stabilizohet me shpejtësi pas printimit, duke mundësuar replikimin e saktë të strukturave më të ndërlikuara të enëve të gjakut të trurit sesa mund të arrihej më parë.
Ekipi përdori këtë teknologji të avancuar për të inxhinieruar enët funksionale të gjakut të trurit që përfshijnë shtresa të shumta qelizore – endoteliale, përreth dhe shtresa astrocite/neuroni – me lakim të ndryshëm. Analiza e tyre se si qelizat qarkulluese të tumorit reaguan ndaj strukturës vaskulare cerebrale zbuloi një gjetje vendimtare: një rritje në lakimin e enëve të gjakut mund të lidhet me një ngjitje të shtuar të qelizave kancerogjene në muret e enëve të gjakut. Për më tepër, ekipi hetoi mekanizmat e nivelit molekular që qëndrojnë në themel të zhvillimit të kancerit metastatik përmes ndërveprimeve midis qelizave të kancerit dhe indeve vaskulare të trurit.
Më pas, studiuesit përdorën simulime kompjuterike me modelin e enëve të gjakut të trurit për të ekzaminuar faktorë si shpejtësia e rrjedhës së gjakut dhe stresi i prerjes së murit, dhe hulumtuan biofizikisht korrelacionin midis lakimit të enëve të gjakut cerebrale dhe ekstravazimit të qelizave kancerogjene.
Profesor Dong-Woo Cho, i cili udhëhoqi studimin, shpjegoi: “Duke ekzaminuar elementët molekularë dhe dinamikë të ekstravazimit të kancerit përmes modeleve cerebrovaskulare të bioprintuara, ne kemi hyrë në mekanizmat e fillimit të sëmundjes. Ne parashikojmë përdorimin e kësaj teknologjie për zhvillimin e ilaçeve që synojnë trajtimin e metastazave në tru.
Ky studim u krye me mbështetjen e Projektit Alchemist nga Ministria e Tregtisë, Industrisë dhe Energjisë dhe Instituti i Planifikimit dhe Vlerësimit të Teknologjisë Industriale të Koresë, Fondi Korean ndër-ministror për Mjekësinë Rigjeneruese dhe grantet e Fondacionit Kombëtar të Kërkimeve të Koresë. duke përfshirë Programin e Kërkuesve të Rinj dhe Programin e Qendrës së Kërkimeve Mjekësore.