Tkanka nerwowa wydrukowana w 3D. Rośnie i funkcjonuje jak ludzki mózg
Naukowcy wykorzystali nowatorską technikę do wydrukowania w 3D tkanki mózgowej. Przekonują, że można to wykorzystać do badania zdrowych i niezdrowych mózgów, testowania leków lub po prostu obserwacji rozwoju naszego "centrum dowodzenia".
Stworzenie narządu możliwie najbardziej zbliżonego do prawdziwego jest niezbędne do badań nad patologią chorób i testowania nowych leków. Mózg stwarza zaś szczególne wyzwania, m.in. neurony hodowane w laboratorium muszą tworzyć połączenia funkcjonalne, a tkanka mózgowa musi wspierać złożoną, ale delikatną architekturę. Naukowcy z Uniwersytetu Wisconsin-Madison (UW-Madison) udowodnili jednak, że to możliwe - udało im się wydrukować w 3D tkankę mózgową, która rośnie i funkcjonuje jak typowy mózg.
To może być niezwykle skuteczny model, który pomoże nam zrozumieć, w jaki sposób komórki mózgowe i części mózgu komunikują się u ludzi. Może zmienić sposób, w jaki patrzymy na biologię komórek macierzystych, neuronaukę i patogenezę wielu zaburzeń neurologicznych i psychiatrycznych
Coraz bliżej mózgu z drukarki 3D
Celem badaczy było skonstruowanie warstwowej tkanki nerwowej, w której neuronowe komórki progenitorowe (NPC) dojrzewają i tworzą połączenia (synapsy) w obrębie warstw i pomiędzy nimi, zachowując jednocześnie strukturę. Jako "biotusz" wybrali hydrożel fibrynowy składający się głównie z fibrynogenu i trombiny (oba odgrywają rolę w krzepnięciu krwi), czyli biokompatybilny z komórkami nerwowymi biomateriał używany do drukowania tkanek. Wysoka lepkość żelu fibrynowego utrudniała jednak drukowanie, więc badacze zmieszali go z hydrożelem kwasu hialuronowego, zauważając, że duża liczba NPC umieszczonych w mieszaninie przeżyła i dojrzała.
Wydrukowane komórki mózgowe mogą ze sobą "rozmawiać"
Zamiast korzystać z tradycyjnego podejścia do drukowania 3D, obejmującego pionowo ułożone warstwy, które wymaga sztywnego bioatramentu drukowanego w grubych warstwach, badacze stworzyli wzorzystą bibułkę, drukując jedną cienką warstwę lub pasmo żelu nasyconego komórkami obok drugiej poziomo. Aby zapobiec mieszaniu się zadrukowanych pasków, bezpośrednio po osadzeniu mieszaniny zastosowano trombinę jako środek sieciujący.
Chociaż wydrukowane komórki pozostały w wyznaczonych warstwach, neurony utworzyły funkcjonalne połączenia synaptyczne w warstwach i pomiędzy nimi w ciągu dwóch do pięciu tygodni po wydrukowaniu. Co więcej, naukowcy drukowali tkankę mózgową przy użyciu różnych kombinacji komórek w biotuszu i jak się okazało, nawet komórki należące do różnych części mózgu były w stanie ze sobą "rozmawiać".
Do tego naukowcy przekonują, że ich podejście gwarantuje precyzję, której nie zapewniają organoidy ani inne metody drukowania, a technika drukowania nie wymaga specjalnego sprzętu ani metod hodowli, aby utrzymać tkankę w zdrowiu, co oznacza, że powinna być dostępna dla wielu laboratoriów.
W przeszłości często przyglądaliśmy się jednej rzeczy na raz, co oznacza, że często pomijaliśmy niektóre krytyczne elementy. Nasz mózg działa w sieciach. Chcemy w ten sposób wydrukować tkankę mózgową, ponieważ komórki nie działają samodzielnie. Rozmawiają ze sobą. Tak działa nasz mózg i należy je wszystkie badać razem, aby naprawdę go zrozumieć
