3D vytištěná mozková tkáň je nyní realitou díky světovému průlomu

Jako první na světě vědci z University of Wisconsin-Madison úspěšně 3D tiskli lidskou mozkovou tkáň, která může růst a fungovat jako skutečná věc.

“Mohl by to být nesmírně silný model, který nám pomůže pochopit, jak mozkové buňky a části mozku komunikují u lidí,” řekl profesor neurovědy a neurologie na University of Wisconsin-Madison Su-Chun Zhang, hlavní autor studie. prohlášení. “Mohlo by to změnit způsob, jakým se díváme na biologii kmenových buněk, neurovědu a patogenezi mnoha neurologických a psychiatrických poruch.”

Tento průlom má potenciál poskytnout všestranný a účinný nástroj pro výzkumníky, kteří se potýkají s některými z největších výzev dnešní neurovědy, jako je hon za léčbou nemocí, jako je Alzheimerova a Parkinsonova choroba.

Technologie 3D tisku zaznamenala v posledních letech skoky a hranice a dala vzniknout řadě působivých aplikací. Ať už vaše želva potřebuje sadu koleček, chcete vařit krásné dvouchodové jídlo nebo chcete sledovat hadího robota rostoucího směrem ke světlu, 3D tisk vám s tím může pomoci.

Ale i přes jeho mnohostranné použití se pokusy o 3D tisk mozkové tkáně těšily omezenému úspěchu. Inovace přišla, když se tým v UW-Madison doslova rozhodl postavit problém na hlavu.

Místo svislého skládání vrstev, jak je tomu u tradičního 3D tisku, se rozhodli pracovat vodorovně. Vypěstovali mozkové buňky z indukovaných pluripotentních kmenových buněk a položili je jako řadu tužek do měkkého gelu, kterému říkají „bio-inkoust“.

“Tkáň má stále dost struktury, aby držela pohromadě, ale je dostatečně měkká, aby umožnila neuronům vrůst do sebe a začít spolu mluvit,” vysvětlil Zhang, což je životně důležité, pokud chcete, aby vaše tkáň mohla růst a vyvíjet se. jako by tomu bylo v lidském těle.

“Naše tkáň zůstává relativně tenká, a to usnadňuje neuronům získat dostatek kyslíku a dostatek živin z růstového média,” dodal první autor Yuanwei Yan.

Neurony mohou proniknout každou natištěnou vrstvou gelu a vytvořit mezi nimi a mezi nimi spojení jako síť složitých spojení uvnitř mozku. Mohou posílat signály, vytvářet sítě a interagovat uvolňováním neurotransmiterů. Tým dokonce přidal další typ buněk – astrocyty – do tkáně, se kterou se neurony spojují.

„Naše laboratoř je velmi speciální v tom, že jsme schopni produkovat téměř jakýkoli typ neuronů a kdykoli. Pak je můžeme poskládat dohromady téměř kdykoli a jakýmkoli způsobem, jak se nám zlíbí,“ řekl Zhang.

Autoři říkají, že tato úroveň přesnosti a kontroly je nad rámec toho, co je možné s takzvanými „minimozky“, organoidy lidského mozku vypěstovanými z kmenových buněk. Dále testovali svůj 3D tiskový systém výrobou tkání ze dvou odlišných oblastí mozku.

3D vytištěná lidská kortikálně-striatální tkáň vykazovala jednosměrnou projekci.  Červené barvení pomocí SMI321, indikující projekci kortikálního axonu;  Zelené barvení s ChrR2-EYFP, indikující striatální buňky;  Modrá je barvení buněčného jádra

Červené kortikální buňky a zelené striatální buňky lze vidět na tomto skenu některých 3D tištěných tkání.

Obrazový kredit: Waisman Center, University of Wisconsin-Madison

„Vytiskli jsme mozkovou kůru a striatum a to, co jsme našli, bylo docela překvapivé. I když jsme tiskli různé buňky patřící do různých částí mozku, stále byly schopny spolu mluvit velmi zvláštním a specifickým způsobem,“ vysvětlil Zhang.

Tým doufá, že jejich technika bude přístupná mnoha dalším laboratořím, protože nepotřebuje mnoho luxusního vybavení, ale také pracují na vylepšeních pro specializovanější aplikace.

“V minulosti jsme se často dívali na jednu věc najednou, což znamená, že nám často chybí některé kritické komponenty,” řekl Zhang. „Náš mozek funguje v sítích. Chceme tímto způsobem tisknout mozkovou tkáň, protože buňky nepracují samy. Mluví spolu. Takto funguje náš mozek a je třeba ho takto studovat, abychom tomu skutečně porozuměli.“

Studie je publikována v časopise Cell Stem Cell.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *