جربت دراسة حديثة من جامعة ولاية كارولينا الشمالية استخدام الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد لإنتاج خلايا نباتية من أجل تقييم استخدام الطريقة في البحث البيولوجي. أنتجوا نبات الأربد بسيسي- (نبات الرشاد، غالبًا ما يستخدم في الأبحاث الوراثية) وخلايا فول الصويا. تتمتع خلاياهم المطبوعة ثلاثية الأبعاد بصلاحية كافية واستمرت في إنتاج ميكرو كلي (مجموعات من الأنسجة النباتية)، مما يشير إلى أنها كانت عمليات إنتاج ناجحة. تشير هذه النتائج إلى أن الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد يمكن أن تكون على الأقل بنفس فعالية الطرق التقليدية لتكاثر الخلايا النباتية.
طُرق
أولاً، لنلقِ نظرة على الطريقة المستخدمة لإجراء التجربة: البثق بالهواء المضغوط. هذا نوع من الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد حيث يستخدم الباحث ضغط الهواء لإخراج المواد البيولوجية من خلال فوهة. قام هذا بطباعة كل من الهياكل الحيوية والدعم، على غرار السقالات. بالنسبة للأخير، قاموا باختبار نوعين مختلفين – agarose و sodium alginate ، لتقييم أيهما أثبت أنه أكثر فعالية. أظهرت خلايا فول الصويا قابلية بقاء جيدة بنسبة 49 ٪ تقريبًا بعد أسبوعين من الإنشاء، مما يشير إلى أن الطباعة الحيوية يمكن أن تنتج خلايا ذات قابلية مماثلة للمصاصات اليدوية التقليدية. بعد 5 أيام، كانت الصلاحية داخل الهيكل ثلاثي الأبعاد المطبوع بيولوجيًا تقريبًا 25 ٪ لخلايا أراب يدو بسيسي المزودة بـ “سقالات” agarose.
استخدم الفريق طريقة bioprinting تسمى البثق أو التوزيع الهوائي – C. ائتمان الصورة: Advanced Nanobiomed Research on ResearchGate
بالنسبة للخلايا القابلة للحياة، كان الباحثون قادرين على تقييم إنتاج ميكرو كلي (مجموعات من خلايا الحمة غير المنظمة، وهي نوع من الخلايا النباتية). تزامنت إعادة دخول دورة الخلية مع تحريض جينات دورة الخلية الأساسية والجينات المتعلقة بتجديد الخلية. بشكل أساسي، تسببوا في إعادة الخلايا المطبوعة حيويًا إلى إعادة تشغيل دوراتها الخلوية والتكاثر. ووجدوا أنه بعد 14 يومًا، في المتوسط ، شكلت 90٪ من التركيبات المطبوعة بيولوجيًا 5-6 ميكرو كلي. يشير هذا إلى أن الخلايا ثلاثية الأبعاد المطبوعة بيولوجيًا لديها القدرة على الخضوع لانقسام الخلايا والتصرف كخلايا منتجة بالطرق التقليدية.
أخيرًا، فحص العلماء الهوية الخلوية لخلايا نبات الجذر المطبوعة بيولوجيًا و microcalli التي تكونوا. استخدموا علامات لتتبع تعبير البروتين ووجدوا أن هوية الخلية بدت تتغير بمرور الوقت. لاحظوا أن الخلايا تحفز الجينات المسؤولة عن بدء أو الحفاظ على هوية الخلايا الجذعية في غضون 3 أيام من الملاحظة. اختبر الباحثون أيضًا ما إذا كان يمكن تغيير البيئة لتقييم الاستجابات الخلوية من خلال تطبيق درجة ملوحة عالية. ووجدوا أن الخلايا كانت أقل قابلية للحياة في ظل ظروف الإجهاد هذه، سواء كانت خلايا نباتية غير متخصصة (خلايا نباتية غير متخصصة يمكن أن تصبح أي نوع من الخلايا) ومتباينة.
يمكن تحسين البحث البيولوجي باستخدام الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد.
النتائج والآثار
هذه النتائج لها آثار مثيرة للاهتمام للطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد في الدراسات البيولوجية للخلايا النباتية. تُظهر الجدوى المعقولة للخلايا التي تنتجها هذه الطريقة أنه يمكن للعلماء استخدامها كبديل للماصات، على وجه الخصوص لأنها “توفر فرصة أفضل لمعالجة الإنتاجية العالية والتحكم في بنية الخلايا بعد الطباعة الحيوية”، وفقًا لـ المؤلف البروفيسور روس سوزانا. يشير إنتاج microcalli إلى أن هذه الخلايا يمكنها إعادة الانضمام إلى دورة الخلية والانقسام كما تفعل الخلايا الطبيعية. أخيرًا، أشارت دراسة هوية الخلية إلى ما يلي:
“يمكن للخلايا المطبوعة بيولوجيًا أن تأخذ هوية الخلايا الجذعية. قال فان دن بروك: “إنهم يقسمون وينموون ويعبرون عن جينات معينة”. “عندما تقوم بالطباعة الحيوية، فإنك تطبع مجموعة كاملة من أنواع الخلايا. تمكنا من فحص الجينات التي تعبر عنها الخلايا الفردية بعد الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد لفهم أي تغييرات في هوية الخلية “.
اقترح الباحثون أن مزيدًا من الدراسات يمكن أن تستخدم الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد لاختبار قابلية الخلية للحياة وانقسامها وهويتها في “بيئة قابلة للضبط”. تم استخدام الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد سابقًا في المشاريع البيولوجية مثل نمو الأعضاء الطبية وإنتاج بدائل اللحوم. يعد هذا مجالًا مثيرًا للاهتمام ومهمًا للاكتشاف العلمي وليس فقط لتطبيقات الأعمال، على عكس بعض استخدامات الطباعة ثلاثية الأبعاد. إذا كنت ترغب في قراءة التقرير الكامل، فهو متاح على موقع Science.org (يلزم تسجيل الدخول). يمكنك العثور على ملخص في مدونة أخبار الجامعة هنا.
المصدر: 3dnatives
إقراء ايضا: