Ugrás a tartalomhoz

Háromdimenziós szövettenyésztés

Dr. Bartis Domokos, Dr. Pongrácz Judit (2011)

Pécsi Tudományegyetem

1. fejezet - Háromdimenziós szövettenyésztés

1. fejezet - Háromdimenziós szövettenyésztés

Tartalom

Háromdimenziós szövettenyésztés (Tissue Engineering {TE}) – alapvető ismeretek
Sejtek és szövettípusok a TE-ben – Őssejtek
Őssejt-típusok
Bioreaktorok
A bioreaktorban használt sejtek típusai
Bioreaktorok tervezési követelménye
A bioreaktorok fő típusai
A jelenlegi bioreaktorok hátrányai
Bioanyagok
Természetes bioanyagok
Szintetikus bioanyagok
„Scaffold”-ok készítése
„Scaffold”-ok készítéséhez használt módszerek
Biokompatibilitás
Interakciók a „scaffold”-ok és a sejtek között
Biológiailag aktív faktorok
Fontosabb növekedési faktorok
Növekedési faktorok adagolása
Szabályozott hatóanyag-leadás
Elterjedten alkalmazott növekedési faktor célba juttatási módszerek
Bioaktív molekulák bejuttatása „scaffold”-okba
Egyéb fehérje-leadó rendszerek a „tissue engineering”-ben
Biodegradábilis és nem-degradálódó rendszerek
Bioszenzorok
Aggregátum kultúrák
Aggregátum kultúrák típusai
Szövetnyomtatás
Szöveti gyógymódok
Transzplantálásra készített szövetek
Kereskedelmi forgalomban lévő termékek
Szív-érrendszeri betegségek
Porc kezelésére készített termékek
Májműködést segítő termékek
Bőr sérülések terápiájához készített termékek
Klinikai kipróbálás
A klinikai kipróbálás típusai
A klinikai kipróbálás fázisai
Felnőtt őssejtek a szöveti terápiában
Kísérletes felhasználás és drogtesztelés
Példák a kutatásban használt aggregátum kultúrákra
Etikai kérdések
Gazdasági jelentőség

Háromdimenziós szövettenyésztés (Tissue Engineering {TE}) – alapvető ismeretek

Betegségek vagy mechanikai ártalmak által okozott szövetkárosodások a morbiditás és mortalitás gyakori okai. A szöveti sérülés gyógyulása általában “beépített” regenerációs mechanizmusokra vezethető vissza. Ha a sérülés túlságosan súlyos vagy a gyógyulási mechanizmus kóros irányt vesz, akkor gyakran csak a szervtranszplantáció lehet az egyedüli megoldás. A transzplantálható szervek hiánya súlyosa kihat a betegek életminőségére, és élettartamára, ezen kívül nagy szociális és anyagi terhet ró a társadalomra. A szöveti sérüléssel járó betegségek oki terápiájára csakis a célzott regenerációs vagy transzplantációs módszerek jelenthetnek végleges megoldást. A „tissue engineering”, tudományának célja, a szövetspecifikus folyamatok kutatása, és transzplantációra alkalmas szövetek előállítása.

Eredetileg a „tissue engineering”-et a biológiai anyagtudományok és a mérnöki tudományok egyik mellékágaként határozták meg, de mivel az utóbbi időben ennek a tudományágnak mind a jelentősége mind pedig a művelőinek száma megnőtt, ma már önálló tudományágnak tekithető. A „tissue engineering” az emberi test egyes részeinek regenerálásával vagy újra-előállításával foglalkozik, különféle sejttenyésztési módszerek, biológiai anyagok, a megfelelő biológiai és biokémiai faktorok segítségével. Míg a „tissue engineering” definíciója a különféle módszerek nagyon széles skáláját foglalja magában, a gyakorlatban ez a tudomány szorosan összefügg a csont-, porc-, ér-, bőr- és más szövetek egészének vagy részeinek regenerációjával.

I-1. ábra: A „tissue engineering” alapjai

Az élő szervezeten kívül (in vitro) előállított szövetek gyakran embrionális vagy felnőtt sejtek felhasználásával készülnek. A mesterséges körülmények között előállított szöveteknek gyakran szükségük van mechanikai támogatásra és komplikált módszerek alkalmazására, hogy szerkezetük és élettani tulajdonságaik megközelítsék az élő szervezetben kifejlődött természetes szövetekét. Összetett szöveti szerkezet előállítására a hagyományos 2-dimenziós szövettenyésztési technikák nem alkalmasak.

I-2. ábra: Kétdimenziós szövetkultúra

Az egyrétegű ún. „monolayer” kultúrákban a sejtek közötti kapcsolatok lehetősége korlátozott. Éppen ezért ezek a kultúrák nem alkalmasak komplex élettani funkciók ellátására. A „tissue engineering”-ben a hagyományos sejttenyésztési módszereket felváltotta a 3-dimenziós sejttenyésztés, mert így a sejtek alakja és élettani tulajdonságai közelebb állnak a természetes körülményekhez.

I-3. ábra: Háromdimenziós szövetkultúrák

Ahogy a „tissue engineering” módszerek egyre inkább teret nyertek az orvosbiológiai kutatásban és terápiás lehetőségekben, egyre több szövettenyésztési módszer került kifejlesztésre. A 3D szövettenyésztési technikák során gyakran alkalmaznak különböző biológiai anyagokat, amelyek térbeli vázként szolgálnak a szövetet alkotó sejtek számára a bioreaktorokban.

Ha a szövetek nem kerülnek azonnali felhasználásra, akkor mind a felnőtt primer sejtek, mind pedig az embrionális őssejtek hosszú ideig tárolhatóak -150°C alatt, folyékony nitrogénben. A következő fejezetek során rövid áttekintést adunk a „tissue engineering”-ről, érintve a különböző sejttípusokat, a felhasznált biológiai anyagokat, szövettenyésztési technikákat, és mindezek gyakorlati alkalmazási területeit. A „tissue engineering” módszerek klinikai kipróbálásai, valamint az etikai problémák is megvitatásra kerülnek a tananyagban.