Forskare har utvecklat en 3D bioprinting plattform som monterar funktionell humant neurala vävnader. Progenitorcellerna i de tryckta vävnaderna växer till att bilda neurala kretsar och gör funktionella förbindelser med andra neuroner, vilket efterliknar naturliga hjärna vävnader. Detta är ett betydande framsteg inom neural vävnadsteknik och inom 3D bioprinting-teknologi. Sådana bioprintade neurala vävnader kan användas i modellering humant sjukdomar (som Alzheimers, Parkinsons etc.) orsakade på grund av försämring av neurala nätverk. Varje undersökning av sjukdom i hjärnan kräver förståelse för hur humant neurala nätverk fungerar.
3D -biotryck är en additiv process där lämpligt naturligt eller syntetiskt biomaterial (biobläck) blandas med levande celler och trycks, lager-för-lager, i naturliga vävnadsliknande tredimensionella strukturer. Cellerna växer i biobläcket och strukturerna utvecklas för att efterlikna naturlig vävnad eller organ. Denna teknik har hittat tillämpningar i regenerativ medicin för bioprinting av celler, vävnader och organ och i forskning som modell att studera humant kropp vitro, särskilt humant nervsystem.
Studie av humant nervsystemet står inför begränsningar på grund av att primärprover inte är tillgängliga. Djurmodeller är hjälpsamma men lider av artspecifika skillnader, därför är det absolut nödvändigt vitro modeller av humant nervsystemet för att undersöka hur humant neurala nätverk arbetar för att hitta behandlingar för sjukdomar som tillskrivs försämring av neurala nätverk.
Mänskligt neurala vävnader har 3D-skrivits tidigare med stamceller men dessa saknade neurala nätverksbildning. Den tryckta vävnaden hade inte visat sig ha bildat kopplingar mellan celler av flera skäl. Dessa brister har övervunnits nu.
I en nyligen genomförd studie, forskare valde fibrinhydrogel (bestående av fibrinogen och trombin) som det grundläggande biobläcket och planerade att skriva ut en skiktad struktur där progenitorceller kunde växa och bilda synapser inom och över skikten, men de förändrade hur skikten staplas under utskrift. Istället för traditionellt sätt att stapla lager vertikalt, valde de att skriva ut lager bredvid varandra horisontellt. Tydligen gjorde detta skillnaden. Deras 3D bioprinting-plattform visade sig vara funktionell humant neural vävnad. En förbättring jämfört med andra befintliga plattformar, den humant neural vävnad tryckt av denna plattform bildade neurala nätverk och funktionella förbindelser med andra neuroner och gliaceller inom och mellan lager. Detta är det första sådana fallet och är ett betydande steg framåt inom neural vävnadsteknik. Laboratoriesyntes av nervvävnad som efterliknar hjärnans funktion låter spännande. Dessa framsteg kommer säkerligen att hjälpa forskare i modellering humant sjukdomar i hjärnan orsakade på grund av nedsatt neurala nätverk för att bättre förstå mekanismen för att hitta en möjlig behandling.
***
Referenser:
- Cadena M., et al, 2020. 3D Bioprinting av neurala vävnader. Advanced Healthcare Materials Volume 10, Issue 15 2001600. DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.202001600
- Yan Y., et al, 2024. 3D bioprinting av humant neurala vävnader med funktionell anslutning. Cellstamcellsteknik| Volym 31, nummer 2, P260-274.E7, 01 februari 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009
***
