Fibrerna i det konstgjorda fibernätet har ungefär samma diameter som naturliga kollagenfibrer i normal bindväv. Strukturen är också tillräckligt lös för att cellerna ska kunna komma in. (Bilden tagen med ett elektronmikroskop). Upphovsman:Ulrica Englund Johansson, Fredrik Johansson
Det vanliga sättet att odla celler är att använda en platt laboratoriefat av glas. Dock, inuti en människokropp, cellerna växer inte på en plan yta, utan snarare i tre dimensioner. Detta har lett forskare vid Lunds universitet i Sverige att utveckla en porös "spaghetti" av vävnadsvänliga polymerer med håligheter där cellerna kan utvecklas på ett mer naturligt sätt.
"När man odlar hjärnceller i en platt laboratoriefat, de olika celltyperna bildar lager, med nervcellerna ovanpå och glialcellerna - en form av stödjande vävnad - under. Så här ser det inte ut i naturlig hjärnvävnad, där cellerna är mycket mer blandade, säger neurovetenskapliga forskaren Ulrica Englund Johansson.
Många forskargrupper runt om i världen har därför försökt utveckla tredimensionella strukturer där celler kan odlas på ett mer naturligt sätt. Lundforskarna har använt en metod som kallas elektrospinning.
"Elektrospinning är faktiskt en gammal teknik, som nyligen fått ett uppsving. Det visade sig vara ett bra sätt att producera små nanostrukturer för biologiska och medicinska ändamål, "förklarar biofysikern Fredrik Johansson, som arbetar nära Ulrica Englund Johanssons grupp.
Den typ av polymer som används har godkänts för medicinska ändamål, och används för t.ex. suturer där fibern så småningom löser sig. Beroende på applikationen, den tredimensionella strukturen kan formas till olika former.
"Du kan låta fibrerna bilda en härva med många håligheter där celler kan växa, som en boll kokt spaghetti. Men om du, till exempel, vill få neuriten att växa i en viss riktning, du kan få fibrerna att bilda parallella linjer - som raka, okokt spaghetti, ”förklarar Fredrik Johansson med en metafor som är lätt att förstå.
När stamceller odlas i fibernätet kommer de in mellan fibrerna och utvecklas till neuroner (röda) eller glialceller (gröna). De blå strukturerna är cellkärnor. (Bild tagen med ett konfokalt mikroskop. Kredit:Ulrica Englund Johansson, Fredrik Johansson
Lundforskarna har uppnått bra resultat med sina tredimensionella fiberstrukturer.
"Den tredimensionella formen verkar gynna mognaden av stamceller till glialceller och neuroner. De smälter också naturligt ihop, utveckla långa neuritväxter, och visa funktionell elektrisk aktivitet, säger Ulrica Englund Johansson.
"De uttrycker också proteinerna som normalt uttrycks in vivo. Detta indikerar att stamcellerna utvecklas till de nervceller som de skulle ha blivit i hjärnan."
Om den nya tekniken levererar vad den lovar, electrospinning kommer att kunna ge nya möjligheter för både forskning och industri. Med mer naturliga cellkulturer att utföra forskning på, ett antal biomedicinska forskningsfrågor kan hanteras på nya sätt.
Nya potentiella läkemedel kan testas mer effektivt på cellkulturer som mer liknar naturlig vävnad. Celler som ska transplanteras - t.ex. till näthinnan eller till hjärnan-kommer förmodligen också att överleva och utvecklas bättre i en tredimensionell struktur, även om de senare injiceras helt enkelt som celler i en lösning.
De samarbetsvilliga forskarna, som också inkluderar biologen David O'Carroll, har nyligen publicerat sina resultat i tre internationella tidskrifter: Nanomedicin , Journaler av Biomaterial och Nano bioteknik , och Molekylär och cellulär neurovetenskap . De två första artiklarna beskriver deras studier på mänskliga hjärnstamceller, medan det tredje handlar om experiment med retinalceller.
