چاپ سلول های گیاهی به منظور تولید محصولات بهتر

وبگاه سای‌تِک‌دِیلی ، پژوهش جدید محققان دانشگاه ایالتی کالیفرنیای شمالی در آمریکا، روشی تکرارپذیر برای مطالعه ارتباط سلولی میان انواع مختلف سلول‌های گیاهی از طریق چاپ زیستی این سلول‌ها به‌وسیله یک چاپگر سه‌بعدی را نشان می‌دهد. دانش بیشتر درباره چگونگی ارتباط سلول‌های گیاهی با یکدیگر و با محیطشان، کلید درک بهتر عملکرد سلول‌های گیاهی است. این دانش در نهایت به فراهم سازی محیط‌های بهینه رشد و گونه‌های بهتر محصول منجر می‌شود.

چاپ زیستی روشی برای ساخت بافت‌های زنده از طریق چاپ سه‌بعدی سلول‌ها است. برای چاپ زیستی سه‌بعدی، به یک چاپگر سه‌بعدی زیستی نیاز است. سلول‌های زنده، ماده اولیه این چاپگر‌ها هستند.

چاپ زیستی سلول‌های گیاهی برای تولید محصولات باکیفیت کشاورزی

دانشمندان در این تحقیق سلول‌هایی را از گیاه گلداری به نام رَشادی گوش‌موشی (آرابیدوپسیس تالیانا) و از سویا چاپ کردند. آن‌ها می‌خواستند بررسی کنند که آیا سلول‌های گیاهی پس از چاپ زیستی زنده می‌مانند یا خیر و اگر زنده می‌مانند مدت آن چقدر است. آن‌ها همچنین می‌خواستند بفهمند این سلول‌ها چگونه هویت و عملکرد خود را کسب می‌کنند و تغییر می‌دهند.

عملکرد سلول‌ها پس از چاپ سه‌بعدی چگونه است؟

لیزا وَن دِن بروک (Lisa Van den Broeck)، یکی از پژوهشگران، می‌گوید: ریشه گیاه دارای انواع سلول‌های مختلف با عملکرد‌های تخصصی است. ما می‌خواستیم بدانیم پس از چاپ سلول‌های زنده و قراردادن آن‌ها در محیطی که طراحی می‌کنیم چه اتفاقی می‌افتد: آیا آن‌ها زنده می‌مانند و کاری را که باید انجام دهند، انجام می‌دهند یا خیر؟

فرایند چاپ زیستی سه‌بعدی سلول‌های گیاهی از نظر مکانیکی شبیه چاپ با جوهر یا پلاستیک است؛ با این تفاوت که به جای جوهر یا پلاستیک چاپ سه‌بعدی، از جوهر زیستی یا سلول‌های گیاهی زنده استفاده می‌کنیم. روش کار برای هر دو یکسان است؛ البته تفاوت‌های چشمگیری هم بین دو شیوه چاپ وجود دارد از جمله اینکه برای سلول‌های گیاهی از یک فیلتر فرابنفش استفاده می‌کنند تا محیط را استریل نگه دارند و همچنین از چندین هد چاپ (به جای یکی) برای چاپ هم‌زمان جوهر‌های زیستی مختلف استفاده می‌شود.

این پژوهش نشان داد بیش از نیمی از سلول‌های چاپ‌شده زیستی سه‌بعدی زیست‌پذیر بودند و در طول زمان برای تشکیل کلونی‌های کوچک سلولی تقسیم شدند.

ون دن بروک گفت: انتظار داشتیم در روزی که سلول‌ها چاپ شدند، زیست‌پذیری خوبی داشته باشند؛ اما هرگز سلول‌ها را چند ساعت پس از چاپ زیستی حفظ نکرده بودیم؛ بنابراین نمی‌دانستیم چند روز بعد چه اتفاقی می‌افتد.

محققان همچنین سلول‌های منفرد را چاپ زیستی کردند تا بفهمند آیا این سلول‌ها می‌توانند بازسازی یا تقسیم و تکثیر شوند یا خیر. یافته‌های آن‌ها حاکی از این بود که سلول‌های ریشه و شاخه و برگ گیاه رشادی گوش‌موشی برای بهتر زنده‌ماندن به ترکیبات مختلف مواد مغذی و داربست نیاز دارند.

چاپ زیستی سه‌بعدی برای مطالعه بازسازی سلولی در گیاهان زراعی مفید است

محققان همچنین دریافتند بیش از ۴۰ درصد از سلول‌های جنینی سویا دو هفته پس از چاپ زیستی زنده ماندند و همچنین در طول زمان برای تشکیل کلونی‌های کوچک سلولی تقسیم شدند. این امر نشان می‌دهد چاپ زیستی سه بعدی برای مطالعه بازسازی سلولی در گیاهان زراعی مفید است.

چاپ زیستی سلول‌های گیاهی برای تولید محصولات باکیفیت کشاورزی
گیاه رَشادی گوش‌موشی
در نهایت، محققان هویت سلولی سلول‌های چاپ‌شده زیستی را بررسی کردند. سلول‌های ریشه رَشادی گوش‌موشی و سلول‌های جنینی سویا به دلیل میزان تکثیر بالا و فقدان هویت ثابت شناخته‌شده‌اند؛ به عبارت دیگر، این سلول‌ها نیز می‌توانند مانند سلول‌های بنیادی حیوانی یا انسانی به انواع مختلف سلول تبدیل شوند.

محققان می‌گویند: سلول‌های چاپ‌شده زیستی می‌توانند هویت سلول‌های بنیادی را به خود بگیرند. آن‌ها تقسیم می‌شوند و رشد می‌کنند. هنگامی که چاپ زیستی انجام می‌دهیم، یک جمعیت کامل از انواع سلول‌ها را چاپ می‌کنیم. ما توانستیم ژن‌های بیان‌شده توسط سلول‌های منفرد را پس از چاپ زیستی سه‌بعدی برای درک تغییر‌های هویت سلول بررسی کنیم.