En ny studie från University of North Carolina (USA) visar ett reproducerbart sätt att studera cellulär kommunikation mellan olika typer av växtceller genom att "bioprinta" dessa celler med hjälp av en 3D-skrivare. News.ncsu.edu-portalen.
Att studera hur växtceller interagerar med varandra och med sin miljö är nyckeln till en bättre förståelse av växtcellers funktioner och kan leda till bättre grödesorter.
Forskare trycker modellväxtceller Arabidopsis thaliana och soja, för att inte bara studera om växtceller överlever bioprinting – och hur länge – utan också för att förstå hur de förvärvar och ändrar sin identitet och funktion.
3D-bioprintningsprocessen för växtceller liknar mekaniskt att använda tryckfärg eller plast, med några nödvändiga modifieringar.
Istället för 3D-utskriftsbläck använder forskare "biobläck" eller levande växtceller. Mekaniken i båda processerna är densamma, förutom några anmärkningsvärda skillnader för växtceller: ett ultraviolett filter som används för att upprätthålla sterilitet och flera skrivhuvuden för att skriva ut från olika biomaterial samtidigt.
Levande växtceller utan cellväggar, eller protoplaster, bioprintades tillsammans med näringsämnen, tillväxthormoner och ett förtjockningsmedel som kallas agaros, en tångbaserad förening. Agaros hjälper till att ge cellstyrka.
Studien visade att mer än hälften av de 3D-bioprintade cellerna var livsdugliga och delades över tiden för att bilda små kolonier.
Forskarna bioprintade också enskilda celler för att se om de kunde regenerera eller dela sig och föröka sig. Resultaten visade att rot- och skottceller Arabidopsis behöver olika kombinationer av näringsämnen för optimal vitalitet.
Samtidigt förblev mer än 40 % av individuella sojaböns embryonala celler livskraftiga två veckor efter bioprinting och delades också över tiden för att bilda mikroceller.
3D bioprinting kan vara användbart för att studera cellulär regenerering i odlade växter.
Rotceller Arabidopsis och sojaböns embryonala celler är kända för höga spridningshastigheter och brist på fasta identifieringar. Med andra ord, som djur- eller mänskliga stamceller, kan dessa celler bli olika typer av celler.
Bioprintade celler kan ta på sig identiteten som stamceller; de delar, växer och uttrycker specifika gener.
Denna studie visar den kraftfulla potentialen av att använda 3D-bioprinting för att identifiera de optimala föreningarna som behövs för att upprätthålla växtcellernas livskraft och kommunikation i en kontrollerad miljö.
Forskning publicerad i tidskriften Vetenskap Förskott.