Новости | Первая модель лактации человека: ETH Zurich 3D-печатает миниатюрную систему, вырабатывающую молоко

Новости | Представлена первая модель лактации человеческой молочной железы, ETH Zurich печатает 3D-«мини-фабрику грудного молока»

Хотя грудное молоко человека — это естественный «суперраствор питательных веществ», адаптированный к потребностям младенцев, научное сообщество, что удивительно, до сих пор очень мало знает о механизмах его синтеза в молочной железе. Чтобы раскрыть этот важнейший процесс, исследовательская группа под руководством профессора Марси Зеноби-Вонг, заведующей кафедрой тканевой инженерии и биофабрикации в ETH Zurich (Швейцария), разработала 3D-печатную модель ткани человеческой молочной железы, способную вырабатывать молоко в лаборатории.

Это достижение не только создает революционную платформу для изучения механизмов выработки молока, но и может открыть новые направления исследований нарушений грудного вскармливания, безопасности лекарственных препаратов, механизмов развития рака молочной железы и других проблем.

Использование клеток грудного молока для создания миниатюрной модели «лактационной» молочной железы

Исследовательская группа выделила естественным образом присутствующие в грудном молоке эпителиальные клетки молочной железы. Эти клетки происходят из ткани лактирующей молочной железы и выделяются вместе с молоком. С помощью специального процесса 3D-биопечати исследователи «засеяли» эти клетки в трехмерную структуру, имитирующую протоки молочной железы, и успешно воспроизвели в лаборатории ключевые структуры человеческой молочной железы.

Эта прорывная технология печати называется объемной биопечатью: лазеры облучают жидкий гель под разными углами, и когда определенные участки получают достаточную дозу света, материал за секунды затвердевает в заданной области, формируя небольшие трехмерные структуры, напоминающие альвеолы и протоки молочной железы.

Материал для печати получают из экстракта бычьей молочной железы. Его биологические компоненты сходны с компонентами человеческой молочной железы, поэтому он подходит как «питательная среда» для клеток. Еще более важно, что исследователи наблюдали: в модели эти эпителиальные клетки начали выделять типичные компоненты молока, такие как бета-казеин и жировые шарики молока.

«Сначала мы не были уверены, что эти клетки вообще смогут расти, не говоря уже о выработке молока, — сказала Амелия Хазенауэр, докторантка и первый автор исследования. — После многочисленных попыток мы определили подходящие условия культивирования. Многие коллеги удивлялись, что эти клетки из грудного молока могут формировать ткань».

Не создание искусственного молока, а модель для фундаментальной науки

Хотя модель действительно вырабатывает некоторые компоненты молока, профессор Зеноби-Вонг подчеркнула, что их цель — не производство искусственного грудного молока.

«Состав молока чрезвычайно сложен: он включает сотни веществ — от белков, жиров и углеводов до иммунных клеток и микроорганизмов. Пока мы сделали лишь первый шаг», — отметила она.

Хазенауэр добавила: «Истинное значение этой модели в том, что впервые она позволяет нам наблюдать и контролировать поведение лактирующих клеток вне организма. Я знаю многих женщин, испытывающих трудности при грудном вскармливании, и в будущем эта модель может помочь найти первопричины».

Модель также можно использовать для изучения влияния лекарств и химических веществ на процесс лактации, а со временем применять в исследованиях рака молочной железы и восстановлении тканей. Зеноби-Вонг заявила, что следующим шагом станет повышение эффективности печати, чтобы собирать больше данных о лактации для высокопроизводительного анализа.

Модель на основе клеток грудного молока открывает новые возможности для исследований женского здоровья

Эта работа также подчеркивает пробелы в области исследований женской физиологии. «От эндометриоза и послеродового мастита до бесплодия... по-прежнему слишком много проблем женского здоровья, которыми слишком долго пренебрегали», — сказала профессор Зеноби-Вонг. По сравнению с традиционными экспериментами на животных или инвазивным забором образцов, подход ее команды, в котором для создания моделей используется «естественным образом выделяемая биологическая жидкость» — клетки молочной железы, присутствующие в грудном молоке, — имеет меньше этических ограничений, прост в применении и предоставляет достоверные, контролируемые данные, что потенциально может стать сменой парадигмы в исследованиях женского здоровья.

Она и ее команда надеются, что эта модель не только продвинет исследования механизмов лактации, но и привлечет больше научного внимания и ресурсов к долгое время остававшимся без внимания физиологическим процессам женского организма.

Источник материала:

Собрано из интернета