Textielonderzoekers bereiden stamcellen voor om orgaanweefsel te worden
Datum gepubliceerd:Volgens het Organ Procurement and Transplantation Network stierven in 2022 bijna 3.000 mensen terwijl ze wachtten op een orgaantransplantatie, en staan er nog ruim 100.000 mensen op de wachtlijst. Een onderzoeker uit NC State stelt zich een toekomst voor zonder de noodzaak van donororganen en legt de basis om stamcellen te laten groeien tot vervangend orgaanweefsel.
Jessica M. Gluck, een assistent-professor van textieltechniek, scheikunde en wetenschap in de Wilson College voor Textiel, bestudeert micro-omgevingen in het menselijk lichaam. Deze micro-omgevingen bevorderen de celgroei en -activiteit, en ze hebben verschillende fysieke en mechanische eigenschappen, afhankelijk van waar ze zich in het lichaam bevinden.
Glucks laboratorium experimenten met nanovezelmaterialen om steigers te creëren die stamcellen naar het lichaam kunnen overbrengen. Cellen die van een individu worden afgenomen, kunnen in essentie worden geherprogrammeerd tot embryonale stamcellen. De stamcellen zijn pluripotent, zodat ze zich in elke cel in het lichaam kunnen regenereren. Gluck en haar team veranderen de eigenschappen van de nanovezelsteiger om bepaalde micro-omgevingen na te bootsen, wat op zijn beurt de stamcellen aanmoedigt om een specifiek type cel te worden of uit te groeien tot een specifiek weefsel.
VERWANT
Het fundamentele wetenschappelijke onderzoek dat in het laboratorium van Gluck plaatsvindt, zal toekomstig toegepast onderzoek versterken dat zich richt op het repareren en laten groeien van organen: het begrijpen van de nuances van celontwikkeling zal onderzoekers helpen ziekten te voorkomen en nieuw weefsel te creëren.
“We zouden geen donororganen of donorweefsel nodig hebben. Mensen zouden zich geen zorgen hoeven te maken dat hun lichaam getransplanteerde organen afstoot”, aldus Gluck. “We zijn nog ver verwijderd van die realiteit, maar ik denk dat we in de komende twintig jaar zullen zien dat dit proces haalbaarder wordt in de gepersonaliseerde geneeskunde.”
Op het eerste gezicht klinkt textiel als sokken en handdoeken. Als je naar de industrie als geheel kijkt, kijk je naar dingen die van polymeren zijn gemaakt, en dat is vrijwel alles.
Gluck en haar team experimenteren met het creëren van steigers die specifiek de micro-omgevingen in het hart en het hoornvlies nabootsen. Het onderzoek omvat een mix van textiel, biomedische technologie, geneeskunde en werktuigbouwkunde. Gluck heeft samen met de Afdeling Elektrotechniek en Computertechniek en de Gezamenlijke afdeling Biomedische Technologie om elektrische stromen in hartcellen te bestuderen. Gluck maakt ook deel uit van de Instituut voor vergelijkende geneeskunde, dat interdisciplinair onderzoek en wetenschappelijke ontdekkingen bevordert om de gezondheid van mens en dier te verbeteren. Voor het laboratorium is een multidisciplinaire aanpak van groot belang. https://www.youtube.com/embed/Zqqt39k9njg?feature=oembed&enablejsapi=1Pluripotente stamcellen kloppen synchroon op een vergelijkbare manier als hartcellen.
Suh Hee Cook, een Ph.D. kandidaat in de Vezel- en polymeerwetenschapsprogramma, had biomedische technologie gestudeerd voordat hij bij het Wilson College of Textiles kwam. Ze waren van plan een Ph.D. in biomedische technologie voordat ze erachter kwamen dat Gluck onderzoek deed naar hartweefsel. Nu bestuderen ze hoe pluripotente stamcellen hartspiercellen kunnen worden.
"We zijn op het punt gekomen waarop de stamcellen kloppen als hartspiercellen, maar ze kloppen niet zo sterk of zo gesynchroniseerd als een echte myocyt", aldus Cook. “Wij zijn geïnteresseerd in geleidende materialen, omdat een hartslag iets elektrischs is. Terwijl we het materiaal fabriceren, willen we zien hoe cellen erop reageren en of ze beter kloppen.”https://www.youtube.com/embed/YiPnkXeIXWE?feature=oembed&enablejsapi=1Suh Hee Cook heeft de People's Choice gewonnen in de Three Minute Thesis-wedstrijd van NC State.
Het team van Gluck experimenteert met de mechanische en fysieke eigenschappen van de nanovezelsteiger, waarbij zaken als eiwitniveaus, elasticiteit en geleidbaarheid worden veranderd, om een stabiele micro-omgeving te creëren die vergelijkbaar is met die in bepaalde organen. Nasif Mahmood, ook een Ph.D. kandidaat in het Fiber and Polymer Science-programma, bestudeert het herstel van het oogoppervlak en het creëren van steigers vergelijkbaar met hoornvliesweefsel. Het materiaal moet transparant zijn, zodat het het zicht niet blokkeert, en het moet de celgroei ondersteunen.
Mahmood heeft textiel- en consumentenwetenschappen gestudeerd. Oorspronkelijk was hij niet van plan zich in de biomedische sector te begeven, maar hij was gefascineerd door Glucks werk met pluripotente stamcellen.
“Ik had nooit gedacht dat ik hier dit soort onderzoek zou doen,” zei Mahmood. “Ik heb biologie nooit zo leuk gevonden. Mijn achtergrond ligt in de textiel. Als textielhogeschool zijn er veel fascinerende dingen in onze labs.”
“Op het eerste gezicht klinkt textiel als sokken en handdoeken,” zei Gluck. “Als je naar de industrie als geheel kijkt, kijk je naar dingen die van polymeren zijn gemaakt, en dat is vrijwel alles. Je kijkt naar het verven van textiel. De industrie is waanzinnig multidisciplinair.”
Dit werk is nog maar het begin van levensreddend onderzoek.
"Als ik een stap terug doe, denk ik: 'Dit is nogal krankzinnig, kijken hoe stamcellen veranderen in hartweefsel en in een gerecht kloppen'", zei Cook. “Het proces van wetenschappelijke ontdekking geeft mij veel voldoening: een stukje kennis blootleggen en dit delen met wetenschappers. We doen dit kleine deel om ons vakgebied vooruit te helpen, en we dragen dit stukje kennis bij dat een revolutie teweeg zou kunnen brengen in de medische wereld en de levens van veel mensen zou kunnen redden.”
Originele artikelbron: NC Staatsonderzoek en innovatie