Naukowcy opracowali platformę do biodruku 3D, która umożliwia składanie elementów funkcjonalnych człowiek tkanki nerwowe. Komórki progenitorowe w drukowanych tkankach rosną, tworząc obwody nerwowe i tworząc funkcjonalne połączenia z innymi neuronami, naśladując w ten sposób naturalne mózg tkanki. To znaczący postęp w inżynierii tkanki nerwowej i technologii biodruku 3D. Takie biodrukowane tkanki nerwowe można wykorzystać w modelowaniu człowiek choroby (takie jak choroba Alzheimera, Parkinsona itp.) spowodowane upośledzeniem sieci neuronowych. Każde badanie choroby mózgu wymaga zrozumienia, w jaki sposób człowiek działają sieci neuronowe.
Biodruk 3D to proces addytywny, podczas którego odpowiedni naturalny lub syntetyczny biomateriał (biotusz) miesza się z żywymi komórkami i drukuje, warstwa po warstwie, w naturalnych trójwymiarowych strukturach przypominających tkankę. Komórki rosną w biotuszu, a struktury rozwijają się tak, aby naśladować naturalną tkankę lub narząd. Technologia ta znalazła zastosowanie m.in regeneracyjny medycyna do biodruku komórek, tkanek i narządów oraz w badaniach jako model do badań człowiek ciało in vitroszczególnie człowiek system nerwowy.
Nauka o człowiek układ nerwowy boryka się z ograniczeniami ze względu na niedostępność próbek pierwotnych. Modele zwierzęce są pomocne, ale występują w nich różnice specyficzne dla gatunku, stąd konieczność in vitro modele człowiek układu nerwowego, aby zbadać, jak człowiek sieci neuronowe działają w kierunku znalezienia metod leczenia chorób przypisywanych upośledzeniu sieci neuronowych.
Człowiek W przeszłości tkanki nerwowe drukowano na drukarce 3D przy użyciu komórek macierzystych, jednak nie posiadały one sieci neuronowej. Z kilku powodów nie wykazano, że zadrukowana tkanka utworzyła połączenia między komórkami. Obecnie te niedociągnięcia zostały przezwyciężone.
W ostatnim badaniu Badacze jako podstawowy biotusz wybrał hydrożel fibrynowy (składający się z fibrynogenu i trombiny) i zaplanował wydrukowanie warstwowej struktury, w której komórki progenitorowe mogłyby rosnąć i tworzyć synapsy w obrębie warstw i pomiędzy nimi, ale zmieniło to sposób układania warstw podczas drukowania. Zamiast tradycyjnego sposobu układania warstw w pionie, zdecydowano się drukować warstwy obok siebie w poziomie. Najwyraźniej to zrobiło różnicę. Stwierdzono, że ich platforma do biodruku 3D jest funkcjonalna człowiek tkanka nerwowa. Ulepszenie w stosunku do innych istniejących platform, człowiek tkanka nerwowa wydrukowana przez tę platformę utworzyła sieci neuronowe i połączenia funkcjonalne z innymi neuronami i komórkami glejowymi w obrębie warstw i pomiędzy nimi. To pierwszy taki przypadek i znaczący krok naprzód w inżynierii tkanki nerwowej. Laboratoryjna synteza tkanki nerwowej naśladującej funkcjonowanie mózgu brzmi ekscytująco. Postęp ten z pewnością pomoże badaczom w modelowaniu człowiek choroby mózgu spowodowane upośledzeniem sieci neuronowej, aby lepiej zrozumieć mechanizm znalezienia możliwego leczenia.
***
Referencje:
- Cadena M., i wsp 2020. Biodruk 3D tkanek nerwowych. Advanced Healthcare Materials, tom 10, wydanie 15, 2001600. DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.202001600
- Yan Y., i wsp 2024. Biodruk 3D człowiek tkanki nerwowe z funkcjonalnymi połączeniami. Technologia komórek macierzystych| Tom 31, wydanie 2, P260-274.E7, 01 lutego 2024 r. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009
***
