Aber die Züchtung nutzbarer menschlicher Sehnenzellen – die sich dehnen und verdrehen müssen – hat sich als schwieriger erwiesen. In den letzten zwei Jahrzehnten haben Wissenschaftler künstlich hergestellte Sehnenzellen und -gewebe zum Wachsen und Reifen angeregt, indem sie sie wiederholt in eine Richtung gedehnt haben. Dieser Ansatz hat jedoch bisher keine voll funktionsfähigen Gewebetransplantate hergestellt, die klinisch im menschlichen Körper verwendet werden könnten.
Eine neue Studie, die heute in Nature Communications Engineering veröffentlicht wurde, zeigt, wie humanoide Roboter verwendet werden könnten, um künstliches Sehnengewebe herzustellen, das der Realität ähnlicher ist.
„Der klinische Bedarf ist eindeutig da“, sagt Pierre-Alexis Mouthuy von der University of Oxford, der das Team leitete. „Wenn wir Transplantate in vitro herstellen können, die von guter Qualität sind, um in Kliniken verwendet zu werden, wäre das wirklich hilfreich, um die Ergebnisse bei Patienten zu verbessern. Jede Verbesserung wäre mehr als willkommen.“
Der erste Schritt bestand darin, die als Bioreaktor bekannte Testkammer, in der sich die Zellen befinden, neu zu gestalten, um sie an einer humanoiden Roboterschulter zu befestigen, die Zellen auf die gleiche Weise biegen, schieben, ziehen und drehen kann wie Muskel-Skelett-Gewebe.
Während herkömmliche Bioreaktoren starren Kästen ähneln, schuf das Team einen flexiblen, in dem menschliche Fibroblastenzellen – längliche Zellen, die im Bindegewebe vorkommen – auf einem weichen Kunststoffgerüst gezüchtet werden, das zwischen zwei starren Blöcken aufgehängt ist. Sie befestigten diese Kammer an der Roboterschulter, die 14 Tage lang eine halbe Stunde am Tag damit verbrachte, die Arten von Heben und Rotationsbewegungen zu wiederholen, die ein Mensch machen würde.
Danach wurde festgestellt, dass sich die Zellen im Bioreaktor schneller reproduziert haben als Proben, die nicht gestreckt worden waren, und dass sie Gene anders exprimierten – obwohl die Forscher noch nicht wissen, wie sich das auf die Qualität des Transplantats auswirken würde. Das Team plant zu untersuchen, wie sich in ihrem neuen Bioreaktor gezüchtete Zellen im Vergleich zu denen in herkömmlichen Stretch-Bioreaktoren verhalten.