Szpik kostny trudno podejrzeć przy pracy, a jeszcze trudniej odtworzyć w laboratorium. Zespół z Uniwersytetu w Pawii sięgnął więc po materiał, którego mało kto spodziewałby się w medycynie: jedwab z kokonów jedwabników. Powstał z niego biotusz, z którego drukuje się trójwymiarowe modele szpiku – miękkie, wytrzymałe i zmieniające kolor. Mają pomóc w badaniu chorób kości, testowaniu leków i produkcji płytek krwi – a na końcu możesz sprawdzić, ile zapamiętałeś z tej jedwabnej historii.
Gdy się skaleczysz, organizm reaguje błyskawicznie: wytwarza płytki krwi, które pomagają w krzepnięciu. Za ten proces odpowiadają megakariocyty – duże komórki ukryte w szpiku kostnym. To one pilnują, żeby płytek nie zabrakło wtedy, gdy są potrzebne.
Problem w tym, że ten mechanizm nie zawsze działa jak należy. Białaczka, infekcje wirusowe czy choroby krwi potrafią go rozregulować, a wtedy pacjent staje się bardziej podatny na urazy. Żeby skutecznie szukać leków, naukowcy muszą dobrze rozumieć, co dzieje się w szpiku. A do tego potrzebują wiarygodnego modelu.
Tu na scenę wchodzi projekt SILKink, finansowany przez Europejską Radę ds. Innowacji. Jego zespół zbudował drukarkę do biotuszu, w którym materiałem bazowym jest jedwab. Urządzenie tworzy trójwymiarowe modele szpiku kostnego, które można potem zasiedlić żywymi komórkami.
Na takich modelach da się badać choroby kości, a także produkować płytki krwi ex vivo, czyli poza organizmem. Według autorów materiału CORDIS rozwiązanie może wzbogacić europejskie badania medyczne i wesprzeć leki dopasowane do pacjenta oraz medycynę personalizowaną – a to jeden z kluczowych celów Programu UE dla zdrowia.
Projektem kieruje Alessandra Balduini z Katedry Medycyny Molekularnej Uniwersytetu w Pawii. Jak mówi, „Celem projektu było wykorzystanie tuszu na bazie jedwabiu do sprawdzenia, czy system ten można zastosować w badaniach nad lekami”.
Balduini i jej zespół od lat rozwijają modele szpiku, poprawiając zarówno ich mechanizmy, jak i aspekty kliniczne. Dobrze wiedzą więc, gdzie leży problem. Biotusz musi tworzyć strukturę, w której megakariocyty mogą się różnicować. Dotychczasowe modele radzą sobie z tym nieźle, ale mają jedną wadę: są za mało miękkie, by wiernie naśladować prawdziwy szpik.
To nie drobiazg. Jeśli struktura jest źle odwzorowana, komórki się stresują i ulegają uszkodzeniom, które zmieniają ich DNA. A wtedy trudniej rzetelnie ocenić, jak naprawdę działa testowany lek.
Badacze postawili na naturalne włókno z kokonów udomowionych jedwabników. W tym zastosowaniu jedwab ma kilka mocnych stron:
Efekt? Komórki czują się w takim otoczeniu jak u siebie. Balduini tłumaczy: „Odtwarzając warunki panujące w szpiku kostnym, zapewniamy komórkom środowisko zbliżone do fizjologicznego, co ogranicza uszkodzenia DNA, stres komórkowy i stan zapalny. Dzięki temu możemy badać wpływ leku w rzeczywistym systemie”.
Jednym z ważniejszych wyników projektu jest start-up Silk4B. Firma komercjalizuje zaawansowane trójwymiarowe modele szpiku kostnego i powiązane produkty z jedwabiu. Kupują je badacze, firmy farmaceutyczne i naukowcy na całym świecie.
„Dajemy badaczom możliwość korzystania w swoich eksperymentach z modeli szpiku kostnego, którym mogą naprawdę zaufać” – podkreśla koordynatorka.
Zespół nie zamierza na tym poprzestać. Biotusz zyskał zdolność zmiany koloru, dzięki czemu łatwiej wychwycić zmiany zachodzące w układzie. Równolegle trwają prace nad platformą do hodowli szpiku z jedwabiu, która ma umożliwić masową produkcję płytek krwi do transfuzji.
Naukowcy sprawdzają też inne zastosowania swoich modeli, na przykład hodowlę komórek pacjentów i obserwowanie, jak reagują one na leki. Liczą, że system trafi kiedyś do praktyki klinicznej – choć może to potrwać jeszcze kilka lat.
Ta historia dobrze pokazuje, jak blisko siebie leżą dziś różne dziedziny. Jest tu biologia komórki, praca z materiałem, druk trójwymiarowy, badania nad lekami, a na końcu – biznes. Pomysł z uniwersyteckiej katedry zamienił się w firmę, której produkty trafiają do laboratoriów na całym świecie.
Jeśli studiujesz biotechnologię, medycynę, farmację albo inżynierię biomedyczną, warto zapamiętać jedną rzecz: dobry model badawczy bywa równie ważny jak sam lek. Bez niego trudno uczciwie sprawdzić, czy terapia działa.
Projekt SILKink z Uniwersytetu w Pawii stworzył biotusz z jedwabiu, z którego drukuje się trójwymiarowe modele szpiku kostnego. Są miękkie i wytrzymałe, więc lepiej udają prawdziwą tkankę i mniej stresują komórki. Służą do badania chorób kości, testowania leków i produkcji płytek krwi, a sprzedaje je start-up Silk4B. Na zastosowania kliniczne trzeba jednak poczekać jeszcze kilka lat.
Artykuł powstał na podstawie materiału CORDIS (© Unia Europejska).
5 pytań · minuta
poleca:
