Molte delle complesse forme piegate che formano i tessuti dei mammiferi possono essere ricreate con istruzioni molto semplici, I bioingegneri della UC San Francisco riportano il 28 dicembre sulla rivista Cellula dello sviluppo . Modellando cellule umane o di topo meccanicamente attive su strati sottili di fibre della matrice extracellulare, i ricercatori potrebbero creare ciotole, bobine, e fuoriesce dai tessuti viventi. Le cellule hanno collaborato meccanicamente attraverso una rete di queste fibre per ripiegarsi in modi prevedibili, imitando i processi di sviluppo naturali.

"Lo sviluppo sta iniziando a diventare una tela per l'ingegneria, e scomponendo la complessità dello sviluppo in principi di ingegneria più semplici, gli scienziati stanno cominciando a capire meglio, e in definitiva controllo, la biologia fondamentale, ", afferma l'autore senior Zev Gartner, parte del Center for Cellular Construction dell'Università della California, San Francisco. "In questo caso, la capacità intrinseca delle cellule meccanicamente attive di promuovere cambiamenti nella forma dei tessuti è un fantastico telaio per la costruzione di tessuti sintetici complessi e funzionali".

I laboratori utilizzano già la stampa 3D o il microstampaggio per creare forme 3D per l'ingegneria dei tessuti, ma il prodotto finale spesso manca delle caratteristiche strutturali chiave dei tessuti che crescono secondo i programmi di sviluppo. L'approccio del laboratorio Gartner utilizza una tecnologia di modellazione cellulare 3D di precisione chiamata assemblaggio di cellule programmato dal DNA (DPAC) per impostare un modello spaziale iniziale di un tessuto che poi si piega in forme complesse in modi che replicano il modo in cui i tessuti si assemblano gerarchicamente durante lo sviluppo .

"Stiamo iniziando a vedere che è possibile scomporre i processi di sviluppo naturali in principi ingegneristici che possiamo poi riutilizzare per costruire e comprendere i tessuti, " dice il primo autore Alex Hughes, un borsista post-dottorato presso UCSF. "È un punto di vista totalmente nuovo nell'ingegneria dei tessuti".

"È stato sorprendente per me come funzionasse bene questa idea e come si comportano semplicemente le cellule, " Dice Gartner. "Questa idea ci ha mostrato che quando riveliamo solidi principi di progettazione evolutiva, ciò che possiamo fare con loro da una prospettiva ingegneristica è limitato solo dalla nostra immaginazione. Alex è stato in grado di creare costrutti viventi che hanno cambiato forma in modi molto vicini a ciò che i nostri semplici modelli prevedevano".

Gartner e il suo team sono ora curiosi di sapere se possono unire il programma di sviluppo che controlla la piegatura dei tessuti insieme ad altri che controllano il modello dei tessuti. Sperano anche di iniziare a capire come le cellule si differenziano in risposta ai cambiamenti meccanici che si verificano durante il ripiegamento dei tessuti in vivo, prendendo spunto da fasi specifiche dello sviluppo embrionale.