Cercetătorii au creat primul țesut cerebral funcțional imprimat 3D care poate dezvolta și forma conexiuni în același mod ca țesutul creierului uman real.
Această descoperire remarcabilă a unei echipe de la Universitatea din Wisconsin-Madison oferă neurologilor un nou instrument pentru a studia comunicarea dintre celulele creierului și alte părți ale creierului uman, care ar putea duce la modalități mai bune de tratare a bolilor precum Alzheimer și Parkinson.
„Ar putea schimba modul în care privim biologia celulelor stem, neurobiologia și patogeneza multor tulburări neurologice și psihiatrice.” El spune Neuroștiința Su-Chun Chang, autorul principal al unei noi lucrări care descrie cercetarea.
Zhang și echipa sa spun că multe laboratoare ar trebui să poată folosi noua lor metodă, deoarece nu necesită echipament special pentru bioprintare. În plus, țesuturile sunt ușor de păstrat sănătoase și pot fi studiate folosind microscoape și alte echipamente găsite de obicei în majoritatea laboratoarelor.
Bioimprimarea 3D – un proces ghidat de computer care construiește straturi de materiale, celule și alte componente necesare pentru a construi structuri vii – are un potențial imens de a crea țesuturi care se reproduc și, în unele cazuri, chiar înlocuiesc țesutul real.
„Deoarece putem imprima țesuturi prin design, putem avea un sistem specific pentru a vedea cum funcționează rețeaua creierului nostru uman.” El spune Chang. „Putem analiza foarte specific modul în care neuronii comunică între ei în anumite condiții.”
Pentru a înțelege rețelele creierului uman pentru a studia sănătatea și boala, avem nevoie de un model de încredere de țesut neural uman viu, explică cercetătorii, deoarece modelele animale nu pot replica pe deplin complexitatea creierului.
Dar țesutul funcțional al creierului uman este dificil de imprimat și, până acum, majoritatea țesuturilor imprimate 3D nu au conexiuni adecvate între celule. Neuronii trebuie să fie capabili să se maturizeze menținând în același timp structura țesutului intactă, iar celulele de susținere, cum ar fi astrocitele, sunt necesare pentru ca țesuturile să funcționeze corect.
Încercările anterioare au folosit schele nebiodegradabile care împiedică neuronii să migreze cu ușurință. În loc de straturile verticale obișnuite, echipa a folosit straturi orizontale de neuroni derivate din celule stem pluripotente induse, care au fost închise într-un gel „biocerneală” care a fost mai moale decât metodele anterioare.
Celulele tisulare imprimate pot forma rețele asemănătoare creierului în interiorul și între straturi în câteva săptămâni. Celulele nervoase comunică, trimit semnale, folosesc neurotransmițători și chiar formează rețele care conțin celule de sprijin suplimentare.
border-frame=”0″ allow=”accelerometru; redare automată; scriere în clipboard; media criptată; giroscop; imagine în imagine; partajare web”allowfullscreen>
„Țesutul are încă suficientă structură pentru a se menține împreună, dar este suficient de moale pentru a permite neuronilor să crească unul în celălalt și să înceapă să vorbească între ei.” El explica Chang.
„Chiar și atunci când am imprimat celule diferite aparținând diferitelor părți ale creierului, acestea au fost încă capabile să vorbească între ele într-un mod foarte special și specific.”
El spune că a studia câte un lucru înseamnă să lipsești componente importante, deoarece creierul funcționează în rețele. Imprimarea țesutului cerebral în acest mod permite o observare mai clară a interacțiunilor celulare.
„Am imprimat cortexul cerebral și striatul și ceea ce am găsit a fost absolut uimitor”, a spus Zhang El spune.
Ei au descoperit că axonii care se proiectează în țesutul cerebral imprimat oglindesc modelul creierului uman, unde neuronii corticali proiectează axonii pe striat.
border-frame=”0″ allow=”accelerometru; redare automată; scriere în clipboard; media criptată; giroscop; imagine în imagine; partajare web”allowfullscreen>
Precizia acestei metode de imprimare 3D permite controlul asupra tipurilor și aranjamentelor de celule, spre deosebire de organele miniaturale cultivate în laborator utilizate în cercetarea asupra creierului numite organoide ale creierului.
Cu toate acestea, prototipul nu poate controla orientarea neuronilor maturi, iar țesutului imprimat îi lipsește structura normală observată în organoizii creierului. Dar Zhang și colegii săi spun că completează organoizii ca o modalitate utilă de a studia creierul în diferite condiții.
„Poate fi folosit pentru a analiza mecanismele moleculare care stau la baza dezvoltării creierului, dezvoltării umane, dizabilităților de dezvoltare, tulburărilor neurodegenerative și multe altele”, a spus Zhang. El explica.
Echipa speră să-și îmbunătățească procesul de a crea un țesut cerebral mai specific cu celule orientabile.
Studiul a fost publicat în Celulă stem.
„Organizator. Scriitor general. Prieten al animalelor de pretutindeni. Specialist în cultură pop. Expert în internet amator. Explorator.”