Znanstveniki so razvili platformo za 3D biotiskanje, ki sestavlja funkcionalne človeškega živčna tkiva. Predniške celice v natisnjenih tkivih rastejo, da tvorijo nevronska vezja in vzpostavljajo funkcionalne povezave z drugimi nevroni in tako posnemajo naravne možganov tkiva. To je pomemben napredek v inženiringu živčnega tkiva in tehnologiji 3D biotiskanja. Takšna biotiskana nevronska tkiva se lahko uporabljajo pri modeliranju človeškega bolezni (kot so Alzheimerjeva, Parkinsonova itd.), ki nastanejo zaradi okvare nevronskih mrež. Vsaka preiskava bolezni možganov zahteva razumevanje, kako človeškega delujejo nevronske mreže.
3D biotiskanje je aditivni postopek, pri katerem se ustrezen naravni ali sintetični biomaterial (biočrnilo) zmeša z živimi celicami in natisne plast za plastjo v naravnih tkivih podobnih tridimenzionalnih strukturah. Celice rastejo v biočrnilu in strukture se razvijejo tako, da posnemajo naravno tkivo ali organ. Ta tehnologija je našla aplikacije v regenerativno medicina za biotiskanje celic, tkiv in organov ter v raziskavah kot model za študij človeškega telo in vitrozlasti človeškega živčni sistem.
Študija o človeškega živčni sistem se sooča z omejitvami zaradi nedostopnosti primarnih vzorcev. Živalski modeli so koristni, vendar trpijo zaradi razlik, značilnih za vrsto, zato je nujno in vitro modeli človeškega živčnega sistema, da bi raziskali, kako človeškega nevronske mreže delujejo v smeri iskanja zdravil za bolezni, ki jih pripisujemo okvaram nevronskih mrež.
Human živčna tkiva so bila v preteklosti 3D-natisnjena z uporabo matičnih celic, vendar ta niso oblikovala nevronske mreže. Natisnjeno tkivo ni pokazalo, da tvori povezave med celicami iz več razlogov. Te pomanjkljivosti so zdaj odpravljene.
V nedavni študiji, raziskovalci izbrali fibrin hidrogel (sestavljen iz fibrinogena in trombina) kot osnovno biočrnilo in načrtovali tiskanje večplastne strukture, v kateri bi matične celice lahko rasle in tvorile sinapse znotraj in čez plasti, vendar so spremenili način zlaganja plasti med tiskanjem. Namesto tradicionalnega načina navpičnega zlaganja plasti so se odločili za vodoravno tiskanje plasti poleg druge. Očitno je to naredilo razliko. Ugotovljeno je bilo, da njihova platforma za 3D biotiskanje deluje človeškega živčnega tkiva. Izboljšanje v primerjavi z drugimi obstoječimi platformami človeškega nevronsko tkivo, ki ga je natisnila ta platforma, je oblikovalo nevronske mreže in funkcionalne povezave z drugimi nevroni in glialnimi celicami znotraj in med plastmi. To je prvi tak primer in je pomemben korak naprej v inženiringu živčnega tkiva. Laboratorijska sinteza živčnega tkiva, ki posnema delovanje možganov, zveni vznemirljivo. Ta napredek bo gotovo pomagal raziskovalcem pri modeliranju človeškega bolezni možganov, ki nastanejo zaradi okvarjenega nevronskega omrežja, da bi bolje razumeli mehanizem za iskanje možnega zdravljenja.
***
Reference:
- Cadena M., sod 2020. 3D biotiskanje nevronskih tkiv. Advanced Healthcare Materials, zvezek 10, številka 15 2001600. DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.202001600
- Yan Y., sod 2024. 3D biotiskanje človeškega živčna tkiva s funkcionalno povezanostjo. Tehnologija matičnih celic| Zvezek 31, številka 2, P260-274.E7, 01. februar 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009
***
