Mokslininkai sukūrė 3D biospausdinimo platformą, kuri surenka funkcines žmogaus nerviniai audiniai. Atspausdintų audinių progenitorinės ląstelės auga, kad sudarytų neuronines grandines ir užmegztų funkcinius ryšius su kitais neuronais, taip imituodamos natūralius smegenys audinių. Tai didelė pažanga nervų audinių inžinerijos ir 3D biospausdinimo technologijos srityje. Tokie bioprintuoti nerviniai audiniai gali būti naudojami modeliuojant žmogaus ligos (pvz., Alzheimerio, Parkinsono ir kt.), kurias sukelia neuroninių tinklų pažeidimas. Bet koks smegenų ligos tyrimas reikalauja suprasti, kaip žmogaus veikia neuroniniai tinklai.
3D biospausdinimas yra adityvus procesas, kai tinkama natūrali arba sintetinė biomedžiaga (biorašas) sumaišoma su gyvomis ląstelėmis ir atspausdinama po sluoksnio natūraliose, panašios į audinį, trimatėse struktūrose. Ląstelės auga biorake, o struktūros vystosi taip, kad imituotų natūralų audinį ar organą. Ši technologija buvo pritaikyta atgimstantis medicina ląstelių, audinių ir organų biospausdinimui ir moksliniams tyrimams kaip tyrimo pavyzdys žmogaus kūnas in vitro, ypač žmogaus nervų sistema.
Tyrimas apie žmogaus nervų sistema susiduria su apribojimais, nes nėra pirminių mėginių. Gyvūnų modeliai yra naudingi, tačiau jie skiriasi nuo konkrečios rūšies skirtumų, todėl tai būtina in vitro modeliai žmogaus nervų sistema, siekiant ištirti, kaip žmogaus Neuroniniai tinklai veikia ieškodami ligų, susijusių su neuronų tinklų pažeidimu, gydymo.
Žmonių nerviniai audiniai anksčiau buvo spausdinami 3D formatu, naudojant kamienines ląsteles, tačiau jiems trūko nervų tinklo formavimo. Įrodyta, kad atspausdintas audinys nesudarė ryšių tarp ląstelių dėl kelių priežasčių. Šie trūkumai dabar pašalinti.
Naujausiame tyrime Mokslininkai pasirinko fibrino hidrogelį (sudarytą iš fibrinogeno ir trombino) kaip pagrindinį biorašą ir planavo atspausdinti sluoksniuotą struktūrą, kurioje pirmtakinės ląstelės galėtų augti ir sudaryti sinapses sluoksniuose ir tarp jų, tačiau jie pakeitė sluoksnių sudėjimo būdą spausdinimo metu. Vietoj tradicinio būdo sukrauti sluoksnius vertikaliai, jie pasirinko spausdinti sluoksnius šalia kito horizontaliai. Matyt, tai padarė skirtumą. Nustatyta, kad jų 3D biospausdinimo platforma yra funkcionali žmogaus nervinis audinys. Patobulinimas, palyginti su kitomis esamomis platformomis, žmogaus Šios platformos atspausdintas nervinis audinys sudarė neuroninius tinklus ir funkcinius ryšius su kitais neuronais ir glijos ląstelėmis sluoksnių viduje ir tarp jų. Tai pirmas toks atvejis ir reikšmingas žingsnis į priekį nervų audinių inžinerijoje. Laboratorinė nervų audinio sintezė, kuri imituoja smegenų veiklą, skamba įdomiai. Ši pažanga tikrai padės mokslininkams modeliuoti žmogaus smegenų ligas, atsiradusias dėl sutrikusio neuroninio tinklo, kad geriau suprastų galimo gydymo mechanizmą.
***
Nuorodos:
- Kadena M., et al 2020. 3D neuroninių audinių biospausdinimas. Išplėstinė sveikatos priežiūros medžiaga, 10 tomas, 15 leidimas 2001600. DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.202001600
- Yan Y., et al 2024. 3D bioprinting of žmogaus nerviniai audiniai, turintys funkcinį ryšį. Ląstelių kamieninių ląstelių technologija| 31 tomas, 2 leidimas, P260-274.E7, 01 m. vasario 2024 d. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009
***
