Вчені видрукували на 3D-принтері функціональну тканину головного мозку людини
Команда вчених з Університету Вісконсін-Медісон стверджує, що вперше видрукувала на 3D-принтері функціональну тканину людського мозку.
Вони сподіваються, що їхнє дослідження може відкрити двері для розробки методів лікування наявних неврологічних розладів, включаючи хвороби Альцгеймера та Паркінсона.
Як докладно описано в новій статті, опублікованій у журналі Cell Stem Cell, команда перевернула звичайний метод 3D-друку на бік, створивши горизонтальні шари клітин мозку, укладені в м'який гель «біочорнила».
«Тканина, як і раніше, має достатню структуру, щоб утримуватися разом, але вона досить м'яка, щоб дозволити нейронам вростати один в одного і почати розмовляти один з одним», — сказав у своїй заяві співавтор, професор нейробіології UW-Madison Су-Чун Чжан.
Завдяки такому розташуванню кожен з цих нейронів, вирощених з плюрипотентних стовбурових клітин, мав достатній доступ до кисню та поживних речовин з живильного середовища.
Під час експериментів клітини почали формувати мережі, дуже схожі на людський мозок, і навіть могли спілкуватися один з одним за допомогою утворених ними нейротрансмітерів.
«Ми надрукували кору головного мозку та смугасте тіло, і те, що ми виявили, було дуже разючим», — пояснив Чжан у своїй заяві. «Навіть коли ми надрукували різні клітини, що належать різним частинам мозку, вони все одно могли розмовляти одна з одною особливим і специфічним чином».
Чжан каже, що надруковані на 3D-принтері клітини мають ключову перевагу перед органоїдами — моделями тканин міні-мозку, які вчені вже використовують для вивчення мозку.
«Наша лабораторія є унікальною тим, що ми можемо виробляти практично будь-який тип нейронів у будь-який час», — сказав Чжан. «Тоді ми зможемо зібрати їх разом практично у будь-який час та у будь-який спосіб».
"Ми можемо дуже детально вивчити, як нервові клітини спілкуються одна з одною у певних умовах, тому що ми можемо надрукувати саме те, що хочемо", — додав він.
Завдяки такій гнучкості команда сподівається, що таку систему можна буде використовувати для вивчення того, як клітини спілкуються одна з одною, наприклад, у тканинах, уражених хворобою Альцгеймера. Цю тканину також можна використовувати для оцінки нових кандидатів на ліки.
"У минулому ми часто розглядали щось одне, а це означає, що ми часто упускали з уваги деякі важливі компоненти", — пояснив Чжан у своїй заяві. «Наш мозок працює у мережах. Ми хочемо надрукувати мозкову тканину таким чином, тому що клітини не працюють самі собою. Вони розмовляють одна з одною».
Найкраще те, що Чжан та його колеги використовували комерційно доступний біопринтер, який міг би дозволити іншим установам друкувати власну тканину людського мозку.
Зараз команда шукає способи друку клітин у наперед заданій орієнтації, що могло б дозволити їм отримати ще більший контроль над типами мозкової тканини, які вони можуть виробляти.
"Це може бути надзвичайно потужна модель, яка допоможе нам зрозуміти, як клітини та частини мозку спілкуються у людей", — сказав Чжан. «Це може змінити наш погляд на біологію стовбурових клітин, нейробіологію та патогенез багатьох неврологічних та психіатричних розладів».
Джерела: University of Wisconsin-Madison
