Naukowcy z Uniwersytetu Wisconsin–Madison stworzyli pierwszą w świecie funkcjonalną tkankę mózgową wydrukowaną w technologii 3D, która może rozwijać się i tworzyć połączenia podobnie jak prawdziwa ludzka tkanka mózgowa. To przełomowe osiągnięcie otwiera nowe możliwości dla neurobiologów w badaniu komunikacji między komórkami mózgu, co może przyczynić się do lepszego leczenia chorób takich jak Alzheimer czy Parkinson.

„Może to zmienić sposób, w jaki patrzymy na biologię komórek macierzystych, neurobiologię oraz genezę wielu chorób neurologicznych i psychiatrycznych,” mówi neurobiolog Su-Chun Zhang, główny autor nowej publikacji opisującej to badanie.

Metoda opracowana przez zespół Zhang’a jest dostępna dla wielu laboratoriów, ponieważ nie wymaga specjalnego sprzętu do biodruku. Ponadto, utrzymanie tkanki w zdrowiu jest łatwe, a badanie można przeprowadzać przy użyciu mikroskopów i innego sprzętu typowego dla większości laboratoriów.

Bioprinting 3D to proces komputerowy, który buduje warstwy materiałów, komórek i innych składników, tworząc żywe struktury. „Ponieważ możemy drukować tkankę według projektu, mamy zdefiniowany system do obserwacji, jak działa sieć naszego ludzkiego mózgu,” mówi Zhang.

Do zrozumienia sieci mózgowych w badaniach zdrowia i chorób potrzebny jest wiarygodny model żywych ludzkich tkanki nerwowej, ponieważ modele zwierzęce nie są w stanie w pełni oddać złożoności mózgu.

Wyzwaniem było stworzenie funkcjonalnej ludzkiej tkanki mózgowej, ponieważ większość tkanki wydrukowanej w 3D nie posiadała odpowiednich połączeń między komórkami. Neurony muszą móc dojrzewać, zachowując strukturę tkanki, a komórki pomocnicze, takie jak astrocyty, są niezbędne do jej prawidłowego funkcjonowania.

Drużyna użyła poziomego układania neuronów pochodzących z indukowanych pluripotentnych komórek macierzystych, umieszczonych w miększym żelu „bio-tusz” niż w poprzednich metodach. Ich wydrukowane komórki tkankowe mogą tworzyć sieci podobne do mózgu w ciągu kilku tygodni.

„Kiedy drukowaliśmy różne komórki należące do różnych części mózgu, były one w stanie rozmawiać ze sobą w bardzo specjalny i określony sposób,” mówi Zhang.

Badanie to może posłużyć do analizy mechanizmów molekularnych leżących u podstaw rozwoju mózgu, zaburzeń rozwojowych, chorób neurodegeneracyjnych i innych. Zespół ma nadzieję udoskonalić swoją metodę, aby tworzyć bardziej specyficzne tkanki mózgowe. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Cell Stem Cell.

Źródło: Cell Stem Cell