LØRN case C0152 -
LØRN. RESEARCH

Berit Løkensgard Strand

Professor

NTNU

Vev-på-chip

I denne episoden av #LØRN snakker Silvija og professor ved Institutt for bioteknologi og matvitenskap ved NTNU, Berit Løkensgard Strand. Instituttet anvender moderne bioteknologiske metoder i både grunnforskning for økt kunnskap og i anvendt forskning for praktiske problemstillinger, hvor et særlig viktig område er å finne nye anvendelser for nasjonale marine ressurser. I podkasten diskuterer Silvija og Berit alt fra vev på chip, til alginat fra norsk tare. Berit gir oss mer innsikt i hvordan «vev-på-chip» og «organer-på-chip» kan være framtiden for vår forståelse av celler og vev.
LØRN case C0152 -
LØRN. RESEARCH

Berit Løkensgard Strand

Professor

NTNU

Vev-på-chip

I denne episoden av #LØRN snakker Silvija og professor ved Institutt for bioteknologi og matvitenskap ved NTNU, Berit Løkensgard Strand. Instituttet anvender moderne bioteknologiske metoder i både grunnforskning for økt kunnskap og i anvendt forskning for praktiske problemstillinger, hvor et særlig viktig område er å finne nye anvendelser for nasjonale marine ressurser. I podkasten diskuterer Silvija og Berit alt fra vev på chip, til alginat fra norsk tare. Berit gir oss mer innsikt i hvordan «vev-på-chip» og «organer-på-chip» kan være framtiden for vår forståelse av celler og vev.
Facebook
Twitter
LinkedIn
Email

19 min

Choose your preferred format

Velkommen til Lørn teck en lærings dugnad om teknologi og samfunn med Silvia Seres og venner.


SS:Hei du lytter til lørn.teck, jeg er Silvia Seres. Temaet i dag er vev på chip og mye spennende innen helseteknologi. min gjest er Berit Lokensgard Strand som er professor for institutt for bioteknologi og matvitenskap ved NTNU. Velkommen Berit.

BL: Takk skal du ha.

SS: Super kul dame som jeg nesten ikke klarer å uttale, så dette blir gøy. Berit, kan ikke du fortelle litt om hvem du er først?

BL: Jeg er professor i Bioteknologi og mitt spesialområdet er biomaterialer og spesielt myke materialer. Så jeg jobber med materialer som er myke og de er veldig gunstige å bruke opp mot det vi skal snakke om i dag, som er vev på chip. eller hvordan vi prøver å lage 3D vev skulpturer som ikke er flate.

SS: Altså, biomaterialer betyr at det lever?

BL: Godt spørsmål. Det er vanligvis definerende med ting som vi bruker i kroppen vår. Så implantater f.eks. kunstig hofte kan være biomaterialer. Silikon i brystet er biomaterialer. Så materialer som vi putter inn i kroppen vår, kaller vi ofte biomaterialer.

SS: Og hvorfor i all verden skal vi putte dette på en chip?

BL: Hensikten med å putte vev på chip, er for å ha bedre vevs modeller enn det vi har i dag. Så vi skal lære å forstå biologien bedre.

SS: Du simulerer?

BL: Ja, på en måte. Men vi gjør det med fysiske modeller. Så vi skal lage fysiske modeller, vevs modeller. Så i dag så kan du ta en hudbit og så kan du legge den i en kultur med næring og slike ting. Da kan den leve en stund. Og du kan ta celler fra kroppen og putte de på i en skål på labben og så kan de leve en stund. Men det er begrensninger i ..når de blir tatt i sin naturlige miljø, så er det begrensninger i hvor lenge de klarer å overleve som vev eller som celler.

SS: Det er viktig hvis vi skal vokse noe mer hud eller hvis vi skal transplantere eller?

BL: Det er viktig i forhold til transplantasjon. Men det er i forhold til vev på chip, så er det enda..å ha det på chippen, så er det viktigere i forhold til vår forståelse av det vevet. At vi får biologiske modeller som er bedre enn det vi har i dag. Det er viktig for at vi kan bevare..ofte i dag hvis du tar en celle fra kroppen vår og så putter du den på ( det er det vi gjør i dag) putter den i kulturer på labben sånn som vi gjør, det er hard plast som er i utgangspunktet i hvor du putter cellene. Å den harde plasten er veldig forskjellig fra det som finnes i kroppen. Da vil cellene begynne å oppføre seg annerledes i kroppen enn det de gjør i dag. Så den harde plasten er ikke så gunstig og det danner grunnlaget for veldig mye av det vi kan i dag om celler, vev og kroppen vår er fra slike harde plast kulturer. Så det vi tenker er at hvis vi bygger..som mange tenker..hvis vi bygger en sånn mer kropps lignende struktur.

SS: Beholder?

BL: Ja beholder eller bygger rundt cellene. Så vil det være mye likere som cellene har det i kroppen. Så det vil være mye bedre modeller for kroppen vår enn det som er pr i dag.

SS: Hvor kommer chip inn?

BL: Chip er egentlig bare en liten plastdings. det er bare at vi trenger

SS: Det er ikke noe (?) eller noe regnekraft i den?

BL: Nei, det er ikke en slik type chip. Men det finnes veldig mye innenfor Chips design. Hensikten i forhold til ett vev er at vi har et lite vev der vi har en gjennomstrømning av veske. Så i den her sammenhengen her så er det en liten plastdings som vi kan putte cellene våre inni. Som vi har en gjennomstrømning av næringsstoffer.

SS: Plastdings, da er den laget av noe mykt materiale? eller er den under den her gelèn som er din myke materialer?

BL: Min mye materie er den gelèn ja. vi putter den myke gelèn inni plast dingsen, så putter vi cellene inne i gelèn igjen.

SS: Russisk dukke? Der vi innerst inne vil at noe skal overleve fra en eller annen eller leve som organisme. så prøver vi å lage så godt miljø skall rundt det, ikke sant? slik at dette klarer seg. Og dette her er rett og slett vanskelig fordi vi vet så lite om hva som er på en måte optimale omgivelser.

BL: Ja, så det vi prøver er jo å finne så like så mulig betingelser sånn som det er i kroppen pr i dag. Så de myke biomaterialene så prøver vi å lage de myke nok. like myk som vevet vårt. Vi har jo veldig forskjellige stivhet i naturlig vev. Beinet vårt veldig hardt, huden vår er mykere. så det varierer. Hjernen vår er veldig myk. Så det varierer med forskjellig vev i kroppen på hvor mykt det er også er det forskjellige biologiske signaler i det strukturen rundt cellene i kroppen og. Det kan vi også bygge inn i materiale våre. Biologiske signaler. Cellene kjenner igjen miljøet rundt.

SS: Det blir litt strøm og det blir noe kjemi

BL: Ja litt sånn like molekyler for det som er rundt slik at de kan se: oh, dette ligner jo på hjemme. - så da føler de seg hjemme og oppfører seg som hjemme.

SS: Dette kan man også bruke på spennende måter, ikke bare holde dem i livet men prøve å dytte den i en eller annen retning. Man kan forske på sykdomsårsaker ved å endre kanskje noe i det miljøet ditt.

BL: Ja absolutt. Så trinn 1 er å liksom bevare å ha modeller for å forstå bedre det som er naturlig. Og så er det..så kan man lage sykdomsmodeller. Å det er jo veldig aktuelt. Og så kan man se på eksponering av medikamenter f.eks. Medisiner som vi tar, kanskje miljøgifter og andre ting som vi eksponeres for, kan være aktuelt å..

SS: Diesel pulver i den gelen så ser vi om den beveger seg eller noe sånt?

BL: Nja! eller det kan være f.eks mot lunge. Hvis det er en type lungevev som den skal lages så kan diesel eksponering være aktuelt. så kan det være hvis du har en hud så kan det være solfaktorer, vaskemidler fra det du bruker på tøyet ditt. Forskjellige faktorer som eksponeres som ja det vevet eksponeres for.

SS: Slipper man å leke med å teste på levende kaniner? man kan heller bruke det i disse mer kontrollerte beholderne dine?

BL: Ja det tror man jo at det er konsekvens av det eller at man kan bruke mindre dyreforsøk. At dette er mer realistisk i forhold til at det er, nå er det jo store forskjeller fra når man går fra hard plast i labben til et dyr og så tilbake til menneske igjen, det er også vanskelig. Så det er ikke alltid dyrene gir oss de riktige svarene i forhold til hvordan det er på mennesket. så på en måte minimere feilene i de overgangene også er veldig viktig.

SS: Fortell meg, hva tror du de kortsiktige og langsiktige anmeldelser områdene. vi snakket om bevare vevet, vi snakket om å forske på sykdom. Kan det være på en måte miljøer for produkter som er kommersielle.

BL: Det er jo kommet sterkere krav til dokumentasjon i forhold til næringsmidler, blant annet der man kan si at noe er bra for helsa di. Så må du dokumentere det. Så da kan slike modeller kan være å støtte opp under at man har forsøk som viser at ting kan ha en gunstig virkning. Så i næringsindustrien har jo vært ganske aktiv i forhold til å understøtte og bygge opp slike modeller selv. så de har mye aktivitet på det.

SS: Hva fikk deg til å jobbe med dette?

BL: Mitt utgangspunkt er at jeg jobber med et molekyl som heter alginat som kommer fra tare faktisk. Som vi har mye av i norske kysten. Det alginatet er et langt sukkermolekyl. Det er godt egnet for å bygge slike myke materialer og det visste vi en del om fra før, men vi ser at vi kan gjøre med å gjøre mye..vi kan bygge en biologisk aktivitet, vi kan endre på hvor myk eller stivt materiale er, det har veldig høyt vanninnhold, så vi får god tilgang til næringsstoffer gjennom materiale. så vi ser at det er veldig bra utgangspunkt for bygge de strukturene som vi trenger for slike vev. så det var utgangspunktet mitt, at jeg kunne mye om dette materiale. Og min hovedinteresse er å se hvordan materialene interagerer med cellene eller hvordan de har det sammen. Så materiale påvirker biologiske systemer og omvendt. Å det for meg er veldig morsomt.

SS: Morsomt å observere det med forstørrelsesglass. De isolerte effektene også. Så alt sammenblandet.

BL: Så det er jo på en måte veldig..vi bygger neden i fra og opp da. Vi gjør det veldig enkelt. Vi starter ingenting. På lange sukkermolekyler også bygger vi på det vi trenger på det. Men det er klart at det er en lang vei å gå fra et langt sukkermolekyl fra tare til å skulle ligne på vevet vårt. Men vi har mye sukker i kroppen vår, så det er ikke så mye av det som finns i vevet rundt cellene våre..det er mye proteiner og så er det mye sulfaterte polysakkarider, det er lange sukkermolekyler der også med sulfat grupper på.

SS: Det er i vårt vev?

BL: Det er i vårt vev. å det kan vi putte på vårt alginat molekyl også. Så vi kan gjøre endringer som at det ligner mer.

SS: Digger slik science fiction aktig visualiseringer fordi jeg har hørt at folk har også 3D-printer, et levende organer. ikke sant. Da antar jeg at man er nødt til å tenke ganske nøye gjennom hvilken gugge for å printe disse greiene. Hvis det virkelig er 3D-printer og ikke bare voks da. lag på lag. Jeg antar at man plutselig finner ut at akkurat (?) deres er jo ekstremt godt egnet til å ikke bare være en beholder, men å være selve nyskapningen som kan puttes inn i kroppen.

BL: Ja! så overgangen fra vev chip til å putte vev i kroppen din, det er jo..den er jo kanskje ikke så stor. Det er klart andre utfordringer når du skal putte det i kroppen og blant annet det med blodtilfølser.. at du har andre utfordringer også. Da blir du eksponert for immunsystemet og andre ting. selv om vi har mye erfaringer med alginatet i den sammenhengen også. Vi vet mye om hvordan det oppfører seg når vi putter det inn i kroppen. Hvis du skal lage større vev funksjoner så er det jo en stor utfordring med å få næringsstoffer til alle cellene. Hvis du ikke har blodtilførsel i utgangspunktet.

SS: Så da må man finne noe som vokser sånn som kapillærer gjennom dette?

BL: Ja f.eks så er det en av de store utfordringene på innenfor vevs teknologi.

SS: Hvorfor..for meg så høres dette ut som bærer hjelper oss fremover. Er det noen kontroverser som man skal være oppmerksom på?

BL: Det er jo mye bra med det tenker jeg. vi lærer mye av det. selvsagt så rører vi innpå når vi tenker på kildene til celler her, så er det jo mye..kan det jo fort være stamceller. Nå bruker vi jo fibroblaster. det kan du ta..det finner du alltid i bindevevet i kroppen vår. Så det er mange kilder til fibroblaster, men vi kan f.eks ta det fra overflødig hud som taes bort ved hud reduksjon. f.eks om folk har slanket seg mye så er det noen som ønsker å ta bort overskuddshud og da kan det være en kilde til fibroblaster som vi kan bruke i våre systemer.

SS: Gjenbruk.

BL: Ja gjenbruk av hud. og så kan det jo være..men selvfølgelig så er stamcellen veldig en stemme syns jeg er kilder til celler i systemene her. men da har du kontroverser innenfor en del type stamceller da.

SS: Stamceller, høstes de da..jeg vet at man kan høste dem fra egg som vi lager barn av. men det å høste dem fra ryggen vår er vell ikke noe man gjør?

BL: Nei du det finnes forskjellige kilder for stamceller også, så det du nevner om overskuddsegg in vitro fertilisering, det er jo en kilde og det er jo den mest kontroversielle stamcelle. så skjer det jo mye på det at man klarer å høste ut en viss type celler fra vår egen kropp. de har en begrenset potensiale til å bli forskjellige ting. det er jo de man kaller mesykomaler stamceller (?) det har begrenset mulighetene til å bli..de 200 cellene i kroppen vår så har de en begrenset mulig. Så har du mye spennende som skjer induserte pluripotente stamceller. Da kan du for eksempel ta en hudcelle fra kroppen vår og omprogrammere til å bli stamcelle og så kan den igjen bli alle cellene kroppen.

SS: Når du snakker om å programmere så gjør du det ved å utsette den med en kjemisk andre prosesser ?

BL: Stemmer. i utgangspunktet så ble det gjort med japanske forskere som gjorde dette her. I utgangspunktet så ble det gjort med genteknologi, men så har de fått det til sammen med å tilsette faktorer i kulturmedium på labben. Så uten egentlig å gjøre det vi tradisjonelt kaller genteknologi. Så det er veldig mye spennende rundt det.

SS: Området ditt, man tenker på det: jaja, ikke sant noe gele som man putter noe vev i, men når vi starter å åpne det mer og mer så syns det er på mange måter representerer enda bedre dette dilemmaet med teknologiens ekstreme infektiviseringsmakt men også mot skyggesidene. man må være forsiktig hva man vil med den. vi får til utrolig mye når vi vil.

BL: Ja! men så er det sikkert nok en vei igjen i forhold til å få til skikkelig gode vevs modeller og det. Men jeg tror jo overgangen fra da flate harde kulturer til myke materialer og mer 3D strukturer vil gjøre det mere likt det vi har i dag da. men at fremdeles er en vei å gå til vi har de modellene som helt riktig mimikerer hvordan det er i kroppen da eller vise hvordan det er i kroppen. så det er nok fremdeles en vei å gå der.

SS: Hvor kan folk lære mer om dette her? Hvordan kan man starte å åpne opp temaet?

BL: Nå har ikke jeg gjort hjemmeleksa mi som du ba meg om å sjekke skikkelig i forhold til youtube. Men det er generelt på tissue engineering eller så er det mye innenfor tissue on chip. som er da vev på chip. eller så er det organer på chip som er der man bygger små organer på chip. Der er det en gruppe i Oslo som gjør mye på dem organer. lager små organer.

SS: Da skal vi lete etter tissue engineering å se om det er noen kule TED.

BL: Vi har jo prosjekt som heter 3D-life som går på det å bygge vev på chip. Har en nettside.

SS: 3D life. Hvis du hjelper folk med noen kule konsepter man kan slenge rundt seg neste sosiale anledning. du nevnte fibroblaster.

BL: Hudcellene som vi bruker da. Inn i de vev modellene som vi bruker når vi skal lage vev. så er fibroblaster hudcellene.

SS: Og pluripotente

BL: Pluripotente induserte stamceller, den er litt tung.

SS: På neste julebord.

BL: Den er lengre, induserte pluripotente stamceller, de er veldig kule.

SS: Du Berit. Hvis noen skal huske et bilde eller en tanke av denne samtalen vår. hva skal det være?

BL: Kanskje at det er mulig å lage små vevs modeller i labben som kan lære oss mye om kroppen vår. Tror kanskje er hovedpoenget. og at mye av det vi har lært i dag er relevant kunnskap, men at vi vil prøve å gjøre enda mer likt som det er i kroppen.

SS: Kanskje vi klarer å vokse noen fingrer og tenner etterhvert

BL: Tenner er jo kanskje det letteste å få til i forhold til andre materialer som man skal ta mål på seg i å lage det i labben er jeg ikke helt sikker på enda, men der finnes det mye annet alternativ som er gode.

SS: Tusen takk Berit, professer for bioteknologi og naturvitenskap NTNU som lærte oss da om kule gelè masser som kan passe på vevet vårt.







Hvem er du, og hvordan ble du interessert i vev på chip?

Jeg er professor i bioteknologi, med bakgrunn i myke biomaterialer. Jeg ble interessert i å forstå hvordan kroppen vår responderer på biomaterialer, og dette har videre ført til «vev-på-chip» der vi kan studere dette i detalj.

Hva gjør dere på jobben?

Vi lager geléer, som er vannholdige biomaterialer der vi kan styre mekaniske og biologiske egenskaper, dvs. hvor stive eller myke materialene er og hvordan de interagerer med celler. Så kombinerer vi materialene med celler og analyserer hvordan cellene har det i gelene (om de lever, hva de produserer, om de vokser, osv.)

Hva er de viktigste konseptene i vev på chip?

De viktigste konseptene er å kunne bevare egenskaper til celler over tid i cellekultur (uker og måneder), eller styre utviklingen av celler og vev til ønskelige egenskaper. Dette er vanskelig ved kultur på hard plast (2D-kultur), slik det er vanlig å kultivere celler i dag. Derfor er det blitt mer vanlig å dyrke celler i hydrogeler i 3D, dvs. i materialer som etterlikner ekstracellulær matriks (molekylene som omgir cellene i vevet).

Hvorfor er det så spennende?

Det er spennende å lære om hvordan cellene og biomaterialene samspiller for så å kunne styre responsen til celler med biomaterialer.

Hva synes du er de mest interessante kontroversene?

Jeg synes det er spennende å finne uventede ting. Det driver kunnskapen videre. For eksempel så hadde vi nylig mange celler som døde i geleene våre. Det var uventet, men bringer kunnskapen om systemet videre.

Dine egne prosjekter innen vev på chip?

NTNU har sammen med SINTEF et prosjekt om «vev-på-chip» som heter «3DLife». Der bruker vi alginat, som er lange sukkermolekyler fra tare, til å bygge 3D-struktur for cellene.

Har du andre gode eksempler på vev på chip internasjonalt og nasjonalt?

Mange jobber med liknende strategier, men med andre polymere enn alginat. Polyethylenglykol (PEG), en syntetisk polymer, er mye brukt, og det er også collagen som naturlig finnes i ekstracellulær matriks.

Er det noe vi gjør her i Norge som er unikt?

Vi er veldig gode på naturlig forekommende polymer for å lage geler og å strukturere disse samt bygge inn egenskaper som gjør at de likner ekstracellulær matriks. Vi er internasjonalt ledende på alginat, som vi henter fra norsk tare.

Viktigste poeng om vev på chip fra vår samtale?

Vev på chip og organer på chip er framtida for vår forståelse av celler og vev, og framtidig modell for sykdom og påvirkning av eksterne faktorer.

Berit Løkensgard Strand
Professor
NTNU
CASE ID: C0152
TEMA: HEALTHTECH AND WELFARETECH
DATE : 181206
DURATION : 19 min
YOU WILL LØRN ABOUT:
Hva vev-på-chip er Alginat
Norsk tare Hvordan
«Vev-på-Chip» og «Organer-på-Chip» kan være framtiden
QUOTE
"NTNU har sammen med SINTEF et prosjekt på ”vev-på-chip” som heter ”3DLife” der vi bruker alginat, som er lange sukkermolekyler fra tare, til å bygge 3D struktur for cellene."
More Cases in topic of HEALTHTECH AND WELFARETECH
#C0160
HEALTHTECH AND WELFARETECH
Ultralyd løser et globalt helseproblem

Jan Biti

CEO

Cofounder

#C0221
HEALTHTECH AND WELFARETECH
Helsetjenestedesign

Jonathan Romm

Prof

Arkitekthøyskolen Oslo

#C0235
HEALTHTECH AND WELFARETECH
Nasjonal aktivitetskalender

Sigrid Nedkvitne

Gründer

Friskus