Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μια πλατφόρμα 3D βιοεκτύπωσης που συναρμολογεί λειτουργικά ανθρώπινος νευρικούς ιστούς. Τα προγονικά κύτταρα στους τυπωμένους ιστούς αναπτύσσονται για να σχηματίσουν νευρικά κυκλώματα και να κάνουν λειτουργικές συνδέσεις με άλλους νευρώνες, μιμούμενοι έτσι τους φυσικούς εγκέφαλος ιστούς. Πρόκειται για μια σημαντική πρόοδο στη μηχανική νευρικών ιστών και στην τεχνολογία τρισδιάστατης βιοεκτύπωσης. Τέτοιοι βιοεκτυπωμένοι νευρικοί ιστοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη μοντελοποίηση ανθρώπινος ασθένειες (όπως Αλτσχάιμερ, Πάρκινσον κ.λπ.) που προκαλούνται λόγω βλάβης των νευρωνικών δικτύων. Οποιαδήποτε διερεύνηση της νόσου του εγκεφάλου απαιτεί την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η ανθρώπινος λειτουργούν νευρωνικά δίκτυα.
Τρισδιάστατη βιολογική εκτύπωση είναι μια προσθετική διαδικασία όπου κατάλληλο φυσικό ή συνθετικό βιοϋλικό (βιοϋλικό) αναμειγνύεται με ζωντανά κύτταρα και τυπώνεται, στρώμα-στρώμα, σε φυσικές τρισδιάστατες δομές που μοιάζουν με ιστούς. Τα κύτταρα αναπτύσσονται στο βιομελάνι και οι δομές αναπτύσσονται για να μιμούνται τον φυσικό ιστό ή όργανο. Αυτή η τεχνολογία έχει βρει εφαρμογές σε αναγεννητική ιατρική για βιοεκτύπωση κυττάρων, ιστών και οργάνων και στην έρευνα ως μοντέλο προς μελέτη ανθρώπινος σώμα in vitro, ιδιαίτερα ανθρώπινος νευρικό σύστημα.
Μελέτη του ανθρώπινος Το νευρικό σύστημα αντιμετωπίζει περιορισμούς λόγω μη διαθεσιμότητας πρωτογενών δειγμάτων. Τα μοντέλα ζώων είναι χρήσιμα, αλλά υποφέρουν από διαφορές ανάλογα με τα είδη, εξ ου και η επιτακτική ανάγκη in vitro μοντέλα του ανθρώπινος νευρικό σύστημα για να διερευνήσει πώς το ανθρώπινος Τα νευρωνικά δίκτυα λειτουργούν για την εύρεση θεραπειών για ασθένειες που αποδίδονται σε βλάβη των νευρωνικών δικτύων.
Ανθρώπινος Οι νευρικοί ιστοί είχαν εκτυπωθεί τρισδιάστατα στο παρελθόν χρησιμοποιώντας βλαστοκύτταρα, ωστόσο αυτά δεν είχαν σχηματισμό νευρικού δικτύου. Ο τυπωμένος ιστός δεν είχε αποδειχθεί ότι είχε σχηματίσει συνδέσεις μεταξύ των κυττάρων για διάφορους λόγους. Αυτές οι ελλείψεις έχουν πλέον ξεπεραστεί.
Σε μια πρόσφατη μελέτη, ερευνητές επέλεξαν την υδρογέλη ινώδους (αποτελούμενη από ινωδογόνο και θρομβίνη) ως βασικό βιομελάνι και σχεδίασαν να εκτυπώσουν μια πολυεπίπεδη δομή στην οποία τα προγονικά κύτταρα θα μπορούσαν να αναπτυχθούν και να σχηματίσουν συνάψεις εντός και κατά μήκος των στρωμάτων, αλλά άλλαξαν τον τρόπο στοίβαξης των στρωμάτων κατά την εκτύπωση. Αντί για τον παραδοσιακό τρόπο στοίβαξης των στρωμάτων κάθετα, επέλεξαν να εκτυπώσουν επίπεδα δίπλα σε ένα άλλο οριζόντια. Προφανώς, αυτό έκανε τη διαφορά. Η τρισδιάστατη πλατφόρμα βιοεκτύπωσής τους βρέθηκε να συναρμολογείται λειτουργική ανθρώπινος νευρικού ιστού. Μια βελτίωση σε σχέση με άλλες υπάρχουσες πλατφόρμες, το ανθρώπινος Ο νευρικός ιστός που εκτυπώθηκε από αυτή την πλατφόρμα σχημάτισε νευρωνικά δίκτυα και λειτουργικές συνδέσεις με άλλους νευρώνες και νευρογλοιακά κύτταρα εντός και μεταξύ των στιβάδων. Αυτή είναι η πρώτη τέτοια περίπτωση και είναι ένα σημαντικό βήμα προόδου στη μηχανική νευρικών ιστών. Η εργαστηριακή σύνθεση νευρικού ιστού που μιμείται τον εγκέφαλο σε λειτουργία ακούγεται συναρπαστική. Αυτή η πρόοδος σίγουρα θα βοηθήσει τους ερευνητές στη μοντελοποίηση ανθρώπινος ασθένειες του εγκεφάλου που προκαλούνται λόγω διαταραχής του νευρικού δικτύου για την καλύτερη κατανόηση του μηχανισμού για την εύρεση μιας πιθανής θεραπείας.
***
αναφορές:
- Cadena M., et αϊ 2020. 3D Bioprinting of Neural Tissues. Advanced Healthcare Materials Volume 10, Issue 15 2001600. DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.202001600
- Yan Y., et αϊ 2024. τρισδιάστατη βιοεκτύπωση του ανθρώπινος νευρωνικών ιστών με λειτουργική συνδεσιμότητα. Τεχνολογία Κυτταρικών Βλαστοκυττάρων| Τόμος 31, Τεύχος 2, P260-274.E7, 01 Φεβρουαρίου 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009
***
