De gebruikelijke manier om cellen te kweken is om een ​​platte laboratoriumschaal van glas te gebruiken. Echter, in een menselijk lichaam, de cellen groeien niet op een plat oppervlak, maar eerder in drie dimensies. Dit heeft ertoe geleid dat onderzoekers van de Universiteit van Lund in Zweden een poreuze "spaghetti" van weefselvriendelijke polymeren hebben ontwikkeld met holtes waarin de cellen zich op een meer natuurlijke manier kunnen ontwikkelen.

"Bij het kweken van hersencellen in een platte laboratoriumschaal, de verschillende celtypes vormen lagen, met de zenuwcellen bovenaan en de gliacellen – een vorm van ondersteunend weefsel – eronder. Zo ziet het er niet uit in natuurlijk hersenweefsel, waar de cellen veel meer gemengd zijn, ", zegt neurowetenschappelijk onderzoeker Ulrica Englund Johansson.

Veel onderzoeksgroepen over de hele wereld hebben daarom geprobeerd om driedimensionale structuren te ontwikkelen waarin cellen op een meer natuurlijke manier kunnen worden gekweekt. De Lund-onderzoekers hebben een methode gebruikt die elektrospinning wordt genoemd.

"Electrospinning is eigenlijk een oude techniek, die onlangs een boost heeft gekregen. Het bleek een goede manier om kleine nanostructuren te maken voor biologische en medische doeleinden, " legt biofysicus Fredrik Johansson uit, die nauw samenwerkt met de groep van Ulrica Englund Johansson.

Het gebruikte type polymeer is goedgekeurd voor medische doeleinden, en wordt gebruikt voor b.v. hechtingen waar de vezel uiteindelijk zelf oplost. Afhankelijk van de toepassing, de driedimensionale structuur kan in verschillende vormen worden gevormd.

"Je kunt de vezels een kluwen laten vormen met veel holtes waarin cellen kunnen groeien, als een bal gekookte spaghetti. Maar als jij, bijvoorbeeld, de neuriet in een bepaalde richting willen laten groeien, je kunt de vezels parallelle lijnen laten vormen - zoals recht, ongekookte spaghetti, " legt Fredrik Johansson uit aan de hand van een metafoor die gemakkelijk te begrijpen is.

De Lund-onderzoekers hebben goede resultaten behaald met hun driedimensionale vezelstructuren.

"De driedimensionale vorm lijkt de rijping van stamcellen tot gliacellen en neuronen te bevorderen. Ze vermengen zich ook op natuurlijke wijze met elkaar, ontwikkelen lange uitgroeiingen van neurieten, en functionele elektrische activiteit aantonen, ", zegt Ulrica Englund Johansson.

"Ze brengen ook de eiwitten tot expressie die normaal in vivo tot expressie worden gebracht. Dit geeft aan dat de stamcellen zich ontwikkelen tot de zenuwcellen die ze in de hersenen zouden zijn geworden."

Als de nieuwe techniek doet wat hij belooft, electrospinning zal nieuwe kansen kunnen bieden voor zowel onderzoek als de industrie. Met meer natuurlijke celculturen om onderzoek te doen, een aantal biomedische onderzoekskwesties kan op nieuwe manieren worden aangepakt.

Nieuwe potentiële medicijnen kunnen effectiever worden getest op celculturen die meer op natuurlijk weefsel lijken. Cellen die getransplanteerd moeten worden – b.v. naar het netvlies of naar de hersenen – zal waarschijnlijk ook overleven en zich beter ontwikkelen in een driedimensionale structuur, zelfs als ze later gewoon als cellen in een oplossing worden geïnjecteerd.

De samenwerkende onderzoekers, waaronder ook bioloog David O'Carroll, hebben onlangs hun resultaten gepubliceerd in drie internationale tijdschriften: nanogeneeskunde , Tijdschriften van Biomaterialen en Nano-biotechnologie , en Moleculaire en cellulaire neurowetenschap . De eerste twee artikelen beschrijven hun studies uitgevoerd op menselijke hersenstamcellen, terwijl de derde gaat over experimenten met retinale cellen.