Группа исследователей из Sahlgrenska Academy предприняла попытку сгенерировать хрящевую ткань путем распечатки стволовых клеток с использованием 3D-биопринтера. Тот факт, что стволовые клетки выживают после распечатки таким образом является успехом сам по себе. Кроме того, исследователи оказались способны влиять на клетки, чтобы умножать их и дифференцировать в хондроциты (хрящевые клетки) в распечатанной структуре.

Эта группа из Chalmers University of Technology использовала хрящевые клетки, полученные от пациентов, которые были подвергнуты хирургии колен, и эти клетки затем подвергали лабораторным манипуляциям, заставляя их омолаживаться и затем превращаться в "плюрипотентные" стволовые клетки, т.е. стволовые клетки, обладающие потенциалом превращаться во многие др. типы клеток. Стволовые клетки затем умножали и энкапсулировали в композицию нанофибриллярной целлюлозы и отпечатывали их в структуру, используя 3D биопринтер. После распечатывания стволовые клетки обрабатывали факторами роста, которые заставляли их дифференцироваться корректно, так что они формировали хрящевую ткань.

Публикация является результатом исследований в течение 3-х лет. "В природе, дифференцировка из стволовых клеток в хрящ является простым процессом, но это значительно сложнее осуществить в пробирке. Мы первые преуспели в этом и мы сделали это без какого-либо тестирования на животных," говорит Stina Simonsson, Associate Professor of Cell Biology, руководящая группой исследователей.

Больше всего усилий группа приложила к поиску процедуры, при которой клетки переживали бы принтинг, размножались и дифференцировались в форму хряща.

"Мы исследовали разные методы и комбинировали разные факторы роста. Каждая индивидуальная стволовая клетка энкапсулировалась в наноцелллозу, что позволяло им выживать в процессе принтинга в 3D структуру. Мы также подбирали среды от др. клеток, которые бы содержали сигналы, что используемые стволовые клетки общаются др. с др., так наз. кондиционную среду. В терминах layman's, наша теория заключалась в том, что мы заставили клетки думать, что они не одни," поясняет Stina Simonsson. Поэтому клетки умножались прежде, чем мы дифференцировали их.

Ключевая информация заключалась в том, что необходимо использование больших количеств живых стволовых клеток для формирования ткани таким способом. Хрящ, формируемый стволовыми клетками в 3D bioprinted структуру чрезвычайно сходен с хрящом человека. Опытные хирурги, исследовавшие искусственный хрящ не выявили отличий при сравнении с реальным хрящом и подтвердили, что материал обладает свойствами, сходными с натуральным хрящом их пациентов. Подобно нормальному хрящу, выращенный в лаб. материал содержит, типа II коллаген, а под микроскопом клетки выглядели вполне сформированными со структурами, сходными с таковыми, что обнаруживаются в выборках хряща, получаемых от человека.