Materialet bestÄr av tvÄ komponenter som blandas i vatten tillsammans med levande celler. NÀr komponenterna blandas sker en spontan kemisk reaktion som kopplar ihop dem till en vattenrik gel, en hydrogel, som liknar kroppens stödstruktur. Foto Karin Söderlund Leifler
Celler som odlats pÄ labb anvÀnds bland annat under lÀkemedelsutveckling för att testa om nya substanser skadar cellerna. En teknik som utvecklas snabbt Àr att odla celler frÄn mÀnskliga organ pÄ smÄ chip med mikrokanaler dÀr cellerna vÀxer och syre och nÀring tillförs, sÄ kallade Organ-on-a-Chip. Forskare försöker ta fram allt mer komplexa modeller som efterliknar hur vÀvnad eller hela organ fungerar i kroppen. Modellerna skulle bland annat kunna anvÀndas till att testa möjliga lÀkemedel och i medicinsk forskning och pÄ sikt ersÀtta en del djurförsök.
Men det Àr inte helt enkelt att odla mÀnskliga celler. De Àr ofta krÀvande och ömtÄliga. I kroppen omges cellerna av stödstruktur, ett slags vattenrik gel, som till stor del bestÄr av proteiner och olika kolhydrater. Miljön som omger cellerna skiljer sig mellan olika vÀvnader och har stor pÄverkan pÄ cellernas funktion. För att bÀttre efterlikna den naturliga miljön i kroppens vÀvnader tar forskare vid Linköpings universitet fram mjuka material att odla celler i. Daniel Aili.
â VĂ„rt nya material erbjuder stora möjligheter att anpassa egenskaperna. Nya funktionaliteter, sĂ„ som smĂ„ proteinsnuttar som cellerna behöver, kan ocksĂ„ byggas in sĂ„ att Ă€ven krĂ€sna mĂ€nskliga celler kan nybildas och fungera, sĂ€ger Daniel Aili, som har lett studien tillsammans med Carl-Fredrik Mandenius, bĂ„da vid Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM).
Materialet, som beskrivs i en artikel i tidskriften Biofabrication, bestÄr av tvÄ komponenter som blandas i vatten tillsammans med levande celler. NÀr komponenterna blandas sker en kemisk reaktion som kopplar ihop dem till en vattenrik gel, en hydrogel, som liknar kroppens stödstruktur. Den kemiska reaktionen sker spontant och pÄverkar inte cellerna. Forskarna har gjort omfattande tester av hydrogelens egenskaper och jÀmfört den med andra material som ofta anvÀnds i dag.
â Vi kan kontrollera hydrogelens mekaniska egenskaper över ett stort intervall. Vi kan ocksĂ„ kontrollera att gelen bildas lagom fort, vilket Ă€r vĂ€ldigt viktigt, sĂ€ger Daniel Aili.
Vid testning av nya lÀkemedelssubstanser Àr levern ett viktigt organ, eftersom levern tar hand om mÄnga av de lÀkemedel som vi stoppar i oss. Forskarna har dÀrför testat att anvÀnda hydrogelen för att göra en mÀnsklig lever pÄ ett chip, dÀr levercellerna odlats fram frÄn stamceller. Forskarteamet kunde anpassa materialet sÄ att Àven dessa rÀtt krÀvande celler kunde nybildas och fungera. I grundutförandet innehÄller hydrogelen inga proteiner, men forskarna försÄg materialet med en liten del av ett viktigt protein som finns i den mÀnskliga leverns omgivande vÀvnad. NÀr de satte fast proteindelen i hydrogelen började levercellerna pÄ chipet att producera albumin, precis som levern i kroppen gör.Doktoranden Michael Jury har testat hydrogelens egenskaper. Foto Karin Söderlund Leifler
â VĂ„rt material kan framför allt fĂ„ betydelse för utvecklingen av bra modellsystem av levern, som kan förenkla i de tidiga stadierna av utvecklingen av lĂ€kemedel. Om man vill ha kontroll över innehĂ„llet i materialet som man odlar cellerna i sĂ„ Ă€r vĂ„r hydrogel vĂ€ldigt intressant och den Ă€r lĂ€tt att anpassa för olika cell- och vĂ€vnadstyper, sĂ€ger Daniel Aili.
Forskningen har finansierats med stöd av EU Innovative Medicines Initiative Joint Undertaking, VetenskapsrÄdet, Stiftelsen för strategisk forskning (SFF), Carl Tryggers stiftelse, Knut och Alice Wallenbergs stiftelse och regeringens strategiska forskningssatsning pÄ Avancerade funktionella material vid Linköpings universitet.
Artikeln: ââ, Jonas Christoffersson, Christopher Aronsson, Michael Jury, Robert SelegĂ„rd, Daniel Aili och Carl-Fredrik Mandenius, (2018), Biofabrication, vol 11 (1), publicerad online 27 december 2018, doi: 10.1088/1758-5090/aaf657