Uusi tutkimus Pohjois-Carolinan yliopistosta (USA) osoittaa toistettavan tavan tutkia solujen välistä viestintää erityyppisten kasvisolujen välillä "biotulostamalla" nämä solut 3D-tulostimella. News.ncsu.edu-portaali.
Kasvisolujen vuorovaikutuksessa toistensa ja ympäristönsä kanssa tutkiminen on avainasemassa kasvisolujen toiminnan ymmärtämisessä ja voi johtaa parempiin viljelykasvilajikkeisiin.
Tutkijat tulostavat mallikasvien soluja Arabidopsis thaliana ja soijaa, ei vain tutkia selviävätkö kasvisolut biopainamisesta – ja kuinka kauan –, vaan myös ymmärtääkseen, kuinka ne hankkivat ja muuttavat identiteettiään ja toimintaansa.
Kasvisolujen 3D-biotulostusprosessi on mekaanisesti samanlainen kuin painomusteen tai muovin käyttö muutamalla tarpeellisella tavalla.
3D-tulostusmusteen sijaan tutkijat käyttävät "biomustetta" eli eläviä kasvisoluja. Molempien prosessien mekaniikka on sama lukuun ottamatta muutamia merkittäviä eroja kasvisoluissa: ultraviolettisuodatin, jota käytetään steriiliyden ylläpitämiseen, ja useita tulostuspäitä eri biomateriaaleista tulostamiseen samanaikaisesti.
Elävät kasvisolut ilman soluseiniä tai protoplasteja bioprinttiin yhdessä ravinteiden, kasvuhormonien ja sakeutusaineen, agaroosin, merileväpohjaisen yhdisteen kanssa. Agaroosi auttaa vahvistamaan soluja.
Tutkimus osoitti, että yli puolet 3D-bioprintoiduista soluista oli elinkelpoisia ja jakautuivat ajan myötä pieniksi pesäkkeiksi.
Tutkijat myös biotulostivat yksittäisiä soluja nähdäkseen, voisivatko ne uusiutua tai jakautua ja lisääntyä. Tulokset osoittivat, että juuri- ja versosolut Arabidopsis tarvitsevat erilaisia ravintoaineiden yhdistelmiä optimaalisen elinvoiman saavuttamiseksi.
Sillä välin yli 40 % yksittäisistä soijapavun alkiosoluista pysyi elävinä kaksi viikkoa biotulostuksen jälkeen ja myös jakautuivat ajan myötä muodostaen mikrosoluja.
3D-biotulostus voi olla hyödyllinen tutkittaessa solujen uusiutumista viljelykasveissa.
Juurisolut Arabidopsis ja soijapavun alkiosolut tunnetaan korkeista lisääntymisnopeuksista ja kiinteiden tunnisteiden puutteesta. Toisin sanoen, kuten eläimen tai ihmisen kantasolut, näistä soluista voi tulla erilaisia soluja.
Biopainetut solut voivat ottaa kantasolujen identiteetin; ne jakavat, kasvavat ja ilmentävät tiettyjä geenejä.
Tämä tutkimus osoittaa, että 3D-biotulostuksen avulla voidaan tunnistaa optimaaliset yhdisteet, joita tarvitaan ylläpitämään kasvisolujen elinkelpoisuutta ja viestintää kontrolloidussa ympäristössä.
Lehdessä julkaistu tutkimus Tiede ennakot.