Ученые разработали платформу для 3D-биопечати, которая собирает функциональные нервные ткани человека. Клетки-предшественники в напечатанных тканях растут, образуя нервные цепи и создавая функциональные связи с другими нейронами, имитируя таким образом естественные ткани мозга. Это значительный прогресс в инженерии нервной ткани и технологии 3D-биопечати. Такие биопринтированные нервные ткани можно использовать при моделировании заболеваний человека (таких как болезни Альцгеймера, Паркинсона и т. д.), вызванных повреждением нейронных сетей. Любое исследование заболеваний головного мозга требует понимания того, как работают нейронные сети человека.
3D биопечать представляет собой аддитивный процесс, при котором подходящий природный или синтетический биоматериал (биочернила) смешивается с живыми клетками и печатается слой за слоем в трехмерных структурах, похожих на естественные ткани. Клетки растут в биочернилах, и структуры развиваются, имитируя естественную ткань или орган. Эта технология нашла применение в регенеративный медицина для биопечати клеток, тканей и органов, а также в исследованиях как модель для изучения человеческого тела в пробирке, особенно нервной системы человека.
Изучение нервной системы человека сталкивается с ограничениями из-за отсутствия первичных образцов. Модели на животных полезны, но страдают от видоспецифичных различий, поэтому необходимо в пробирке модели нервной системы человека для изучения того, как работают нейронные сети человека в поиске методов лечения заболеваний, связанных с повреждением нейронных сетей.
В прошлом нервные ткани человека печатались на 3D-принтере с использованием стволовых клеток, однако в них не было формирования нейронной сети. Напечатанная ткань не сформировала связей между клетками по нескольким причинам. Сейчас эти недостатки устранены.
В недавнем исследовании исследователи выбрали гидрогель фибрина (состоящий из фибриногена и тромбина) в качестве основных биочернил и планировали напечатать слоистую структуру, в которой клетки-предшественники могли бы расти и образовывать синапсы внутри и между слоями, но они изменили способ укладки слоев во время исследования. печать. Вместо традиционного способа укладки слоев по вертикали они решили печатать слои рядом с другими по горизонтали. Видимо, это имело значение. Было обнаружено, что их платформа 3D-биопечати позволяет собирать функциональную нервную ткань человека. Будучи улучшением по сравнению с другими существующими платформами, нервная ткань человека, напечатанная на этой платформе, формировала нейронные сети и функциональные связи с другими нейронами и глиальными клетками внутри и между слоями. Это первый подобный случай и значительный шаг вперед в инженерии нервной ткани. Лабораторный синтез нервной ткани, которая по функциям имитирует мозг, звучит захватывающе. Этот прогресс, безусловно, поможет исследователям, моделирующим заболевания головного мозга человека, вызванные нарушением работы нейронной сети, лучше понять механизм поиска возможного лечения.
Ссылки:
- Кадена М., и др. 2020. 3D-биопечать нервных тканей. Advanced Healthcare Materials, том 10, выпуск 15, 2001600. DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.202001600
- Ян Ю., и др. 2024. 3D-биопечать нервных тканей человека с функциональной связностью. Технология клеточных стволовых клеток| Том 31, выпуск 2, P260-274.E7, 01 февраля 2024 г. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009
