Tutkijat ovat kehittäneet 3D-biotulostusalustan, joka kokoaa toimivan ihmisen hermokudokset. Painettujen kudosten progenitorisolut kasvavat muodostaen hermopiirejä ja muodostavat toiminnallisia yhteyksiä muihin hermosoluihin, mikä matkii luonnollista aivot kudoksia. Tämä on merkittävä edistysaskel hermokudostekniikassa ja 3D-biotulostustekniikassa. Tällaisia biopainettuja hermokudoksia voidaan käyttää mallintamisessa ihmisen hermoverkkojen heikkenemisestä johtuvat sairaudet (kuten Alzheimerin, Parkinsonin jne.). Kaikki aivosairauden tutkimukset edellyttävät ymmärtämistä ihmisen neuroverkot toimivat.
3D-biopainatus on additiivinen prosessi, jossa sopiva luonnollinen tai synteettinen biomateriaali (biomuste) sekoitetaan elävien solujen kanssa ja painetaan kerros kerrokselta luonnollisiin kudosmaisiin kolmiulotteisiin rakenteisiin. Solut kasvavat biomusteessa ja rakenteet kehittyvät jäljittelemään luonnollista kudosta tai elintä. Tämä tekniikka on löytänyt sovelluksia mm regeneratiivinen lääketiede solujen, kudosten ja elinten biotulostukseen ja tutkimukseen mallina ihmisen elin vitro, erityisesti ihmisen hermosto.
Tutkimus ihmisen hermosto kohtaa rajoituksia, koska primäärinäytteitä ei ole saatavilla. Eläinmallit ovat hyödyllisiä, mutta ne kärsivät lajikohtaisista eroista, joten se on välttämätöntä vitro malleja ihmisen hermostoa tutkiakseen, miten ihmisen hermoverkot pyrkivät löytämään hoitoja sairauksiin, joiden syynä on hermoverkkojen heikkeneminen.
Ihmisen hermokudoksia on aiemmin 3D-tulostettu kantasoluilla, mutta niistä puuttui hermoverkoston muodostuminen. Painettu kudos ei ollut osoittanut muodostaneen yhteyksiä solujen välille useista syistä. Nämä puutteet on nyt korjattu.
Tuoreessa tutkimuksessa Tutkijat valitsi fibriinihydrogeelin (joka koostuu fibrinogeenistä ja trombiinista) perusbiomusteeksi ja suunnitteli tulostavansa kerrosrakenteen, jossa kantasolut voisivat kasvaa ja muodostaa synapseja kerrosten sisällä ja niiden yli, mutta ne muuttivat kerrosten pinoamista tulostuksen aikana. Perinteisen tavan pinota kerrokset pystysuunnassa sijaan, he päättivät tulostaa kerrokset vierekkäin vaakasuunnassa. Ilmeisesti tämä teki eron. Heidän 3D-biotulostusalustaan todettiin toimivan ihmisen hermokudosta. Parannus muihin olemassa oleviin alustoihin verrattuna ihmisen Tämän alustan painama hermokudos muodosti hermoverkkoja ja toiminnallisia yhteyksiä muiden hermosolujen ja gliasolujen kanssa kerrosten sisällä ja välillä. Tämä on ensimmäinen tällainen tapaus, ja se on merkittävä askel eteenpäin hermokudostekniikassa. Aivojen toimintaa jäljittelevän hermokudoksen laboratorio synteesi kuulostaa jännittävältä. Tämä edistys auttaa varmasti tutkijoita mallintamisessa ihmisen aivosairaudet, jotka johtuvat hermoverkoston heikentymisestä ymmärtääkseen paremmin mekanismia mahdollisen hoidon löytämiseksi.
***
Viitteet:
- Cadena M., et ai 2020. Neuraalisten kudosten 3D-biotulostus. Advanced Healthcare Materials Volume 10, Issue 15 2001600. DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.202001600
- Yan Y., et ai 2024. 3D bioprinting of ihmisen hermokudokset, joilla on toiminnallinen yhteys. Solujen kantasolutekniikka| Volume 31, Issue 2, P260-274.E7, 01. helmikuuta 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009
***
