Een nieuwe studie van de Universiteit van North Carolina (VS) demonstreert een reproduceerbare manier om cellulaire communicatie tussen verschillende soorten plantencellen te bestuderen door deze cellen te "bioprinten" met een 3D-printer. News.ncsu.edu-portal.
Het bestuderen van de interactie van plantencellen met elkaar en met hun omgeving is de sleutel tot een beter begrip van de functies van plantencellen en kan leiden tot betere gewasvariëteiten.
Onderzoekers printen model plantencellen Arabidopsis thaliana en soja, om niet alleen te onderzoeken of plantencellen bioprinting overleven - en voor hoe lang - maar ook om te begrijpen hoe ze hun identiteit en functie verwerven en veranderen.
Het 3D-bioprintproces voor plantencellen is mechanisch vergelijkbaar met het gebruik van drukinkt of plastic, met enkele noodzakelijke aanpassingen.
In plaats van 3D-printinkt gebruiken wetenschappers "bio-inkt" of levende plantencellen. De mechanica in beide processen is hetzelfde, met uitzondering van enkele opmerkelijke verschillen voor plantencellen: een ultravioletfilter dat wordt gebruikt om de steriliteit te behouden en meerdere printkoppen om tegelijkertijd van verschillende biomaterialen te printen.
Levende plantencellen zonder celwanden, of protoplasten, werden gebioprint samen met voedingsstoffen, groeihormonen en een verdikkingsmiddel genaamd agarose, een verbinding op basis van zeewier. Agarose helpt bij het bieden van celsterkte.
Uit de studie bleek dat meer dan de helft van de 3D bioprinted cellen levensvatbaar was en in de loop van de tijd was verdeeld om kleine kolonies te vormen.
De onderzoekers hebben ook individuele cellen gebioprint om te zien of ze kunnen regenereren of delen en vermenigvuldigen. De resultaten toonden aan dat wortel- en scheutcellen Arabidopsis verschillende combinaties van voedingsstoffen nodig hebben voor een optimale vitaliteit.
Ondertussen bleef meer dan 40% van de individuele embryonale cellen van sojabonen twee weken na bioprinting levensvatbaar en ook verdeeld in de tijd om microcellen te vormen.
3D-bioprinting kan nuttig zijn voor het bestuderen van cellulaire regeneratie in gecultiveerde planten.
Wortelcellen Arabidopsis en sojabonenembryocellen staan bekend om hun hoge proliferatiesnelheden en het ontbreken van vaste identificaties. Met andere woorden, deze cellen kunnen, net als dierlijke of menselijke stamcellen, verschillende soorten cellen worden.
Bioprinted cellen kunnen de identiteit van stamcellen aannemen; ze delen, groeien en brengen specifieke genen tot expressie.
Deze studie toont het krachtige potentieel aan van het gebruik van 3D-bioprinting om de optimale verbindingen te identificeren die nodig zijn om de levensvatbaarheid en communicatie van plantencellen in een gecontroleerde omgeving te behouden.
Onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap Advances.