Wydrukowali tkankę ludzkiego mózgu. Działa i rośnie podobnie jak naturalna

Badacze z University of Wisconsin–Madison Waisman Center poinformowali o potencjalnie przełomowym osiągnięciu w dziedzinie hodowli tkankowych. Wykorzystując techniologię druku 3D, udało im się stworzyć tkankę mózgu człowieka, która w dużej mierze odzwierciedla jej naturalną strukturę.

Prof. Su-Chun Zhang, autor publikacji na ten temat, która ukazała się w piśmie "Cell Stem Cell", podkreśla: "To może być potężny model, który pomoże nam zrozumieć, jak komórki mózgu i różne jego części się komunikują. Może to zmienić sposób, w jaki patrzymy na biologię komórek macierzystych, neuronaukę i patogenezę wielu neurologicznych oraz psychiatrycznych zaburzeń".

Naukowcy osiągnęli sukces dzięki nowatorskiemu podejściu do biologicznego druku 3D. Zamiast tradycyjnego pionowego nakładania kolejnych warstw komórek macierzystych, badacze zdecydowali się na drukowanie ich w układzie poziomym. Dodatkowo, komórki były zawieszone w żelu o większej miękkości niż ten, który był używany wcześniej. Następnie, z tych komórek powstały neurony.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Prof. Zhang wyjaśnia: "Tkanka nadal ma wystarczająco mocną strukturę, aby się utrzymać, ale jest wystarczająco miękka, aby neurony mogły rosnąć i zacząć się komunikować". Jeden z naukowców, Yuanwei Yan, dodaje: "Nasza tkanka pozostaje relatywnie cienka, dzięki czemu neurony otrzymują wystarczająco dużo tlenu i składników odżywczych z otaczającej je pożywki".

Interesujące jest to, że połączenia powstają między neuronami ułożonymi w tej samej warstwie, ale również między neuronami z różnych warstw. Prof. Zhang opowiada: "Wydrukowaliśmy zarówno tkankę kory mózgowej, jak i prążkowia. To, co odkryliśmy, było zaskakujące. Nawet jeśli wydrukowaliśmy różne komórki należące do różnych części mózgu, nadal były w stanie się między sobą w specyficzny sposób komunikować".

Metoda zastosowana przez zespół prof. Zhanga ma przewagę nad hodowlą intensywnie ostatnio badanych organoidów mózgu. Druk 3D pozwala na precyzyjne określenie położenia poszczególnych komórek, co umożliwia szczegółową analizę komunikacji między neuronami.

Dzięki drukowi 3D możliwe jest badanie połączeń między neuronami w tkance typowej dla zespołu Downa czy choroby Alzheimera. Technologia ta umożliwia również testowanie leków oraz obserwację wzrostu mózgu.

"W przeszłości często przyglądaliśmy się jednej kwestii w danym czasie, co oznacza, że często umykały nam kluczowe komponenty. Ludzki mózg działa za pomocą różnych sieci. Chcemy drukować tkankę mózgu w taki właśnie sposób, ponieważ jej komórki nie działają samodzielnie. One ze sobą rozmawiają. To właśnie tak działa nasz mózg i musimy wszystkie aspekty badać jednocześnie, aby to działanie zrozumieć" – podkreśla prof. Zhang.

"Stworzona przez nas tkanka może być wykorzystana do badania prawie każdego ważnego aspektu pracy mózgu, którym zajmują się naukowcy w Waisman Center. Można dzięki niej przyglądać się mechanizmom molekularnym leżącym u podłoża rozwoju mózgu, zaburzeniom rozwoju, chorobom neurodegeneracyjnym i innym zjawiskom" – dodaje specjalista.