В многочисленных биологических экспериментах, где
требуется культивирование клеток, давно пора переходить от выращивания
культур на плоскости к выращиванию их в объёме. Как это можно сделать —
придумал Шугуан Чжан (Shuguang Zhang), заместитель директора Центра
биомедицинского инжиниринга Массачусетского технологического института (Center for Biomedical Engineering). Хотя
в организме размножающимся клеткам предоставлен трёхмерный объём, в
лабораторных опытах культуры выращивают в чашках Петри, фактически, в
виде двухмерных плёнок. Однако для многих видов исследований такое
упрощение — уже нежелательно. Автор
концепции объясняет, что в естественной среде клетки присоединяются к
другим клеткам при содействии молекул, типа коллагена, который является
главным компонентом соединительной ткани. "Запутанная" в этой пористой
сети клетка в состоянии правильно проводить обмен питательных веществ и
получать кислород, необходимый для метаболизма. Таким образом, клетки в
двухмерной окружающей среде ведут себя не как обычно. Их морфология
изменяется на пригодную для плоскости. Так
у клеток в чашке Петри рецепторы, отвечающие за соединение, мигрируют к
одной стороне клетки, которая драматично меняет свои метаболические
функции и картину роста. Метод,
который в последнее время активно развивает и пропагандирует Чжан,
предусматривает создание трубки, заполненной самособирающимися
пептидами по имени RADA16, способными спонтанно организовывать себя в
трёхмерный каркас, в котором клетки могут расти так, как они растут в
теле. Предыдущие попытки (за
прошлые 30 лет) создать искусственные среды из синтетических
микроволокон столкнулись с двумя главными препятствиями. Во-первых,
диаметры волокон были всё ещё на несколько порядков больше, чем клетки,
так что, по существу, поверхность таких волокон была для них той же
плоскостью. А во-вторых, если материалы и были правильного размера, то
содержали массу активных веществ, влияющих на биохимию клеток
непредсказуемым образом, как, к примеру, экспериментальный Matrigel. А
даже незначительные изменения в параметрах матрицы затрагивали рост,
выживание и дифференцирование клеток. В
"трёхмерной чашке Петри" Чжана диаметр отдельных волокон составляет
0,2% от поперечника живой клетки. К тому же учёный добавил в матрицу
фрагменты аминокислот, которые побуждали культивированные в такой среде
стволовые клетки дифференцироваться в клетки различных типов. Чжан
полагает, что со временем все работы с клеточными культурами перейдут
на трёхмерные каркасы. От простых исследований по реакции биологических
образцов на антибиотики до сложнейших работ по регенерации тканей. Любопытно,
что читатели "Мембраны" уже дважды сталкивались с мистером Чжаном.
Именно пептидные трёхмерные каркасы Чжана задействовали его коллеги из
Массачусетского технологического института (MIT) в проекте белковой солнечной батареи.
А ещё профессор Шугуан Чжан вдохновил одного американского архитектора
на то, чтобы нарисовать новое здание китайского Института
нанобиомедицинских технологий в виде биологической клетки со всеми её мелкими деталями. | 
