Учените са разработили платформа за 3D биопринтиране, която сглобява функционално човешки нервни тъкани. Прогениторните клетки в отпечатаните тъкани растат, за да образуват невронни вериги и правят функционални връзки с други неврони, като по този начин имитират естествените мозък носни кърпи. Това е значителен напредък в инженерството на нервната тъкан и в технологията за 3D биопринтиране. Такива биопринтирани невронни тъкани могат да се използват при моделиране човешки заболявания (като Алцхаймер, Паркинсон и др.), причинени от увреждане на невронните мрежи. Всяко изследване на заболяване на мозъка изисква разбиране как човешки работят невронни мрежи.
3D биопринтиране е допълнителен процес, при който подходящ естествен или синтетичен биоматериал (биомастило) се смесва с живи клетки и се отпечатва слой по слой в триизмерни структури, подобни на естествена тъкан. Клетките растат в биомастилото и структурите се развиват, за да имитират естествена тъкан или орган. Тази технология е намерила приложение в регенеративен медицина за биопечат на клетки, тъкани и органи и в изследванията като модел за изследване човешки тяло витро, по-специално човешки нервна система.
Проучване на човешки нервната система е изправена пред ограничения поради липсата на първични проби. Животинските модели са полезни, но страдат от специфични за видовете разлики, поради което е наложително витро модели на човешки нервна система, за да проучи как човешки невронните мрежи работят за намиране на лечения за заболявания, дължащи се на увреждане на невронните мрежи.
Човешки невронните тъкани са били 3D отпечатани в миналото с помощта на стволови клетки, но при тях липсва формирането на невронна мрежа. Отпечатаната тъкан не е показала, че е образувала връзки между клетките по няколко причини. Сега тези недостатъци са преодолени.
В скорошно проучване, изследователи избраха фибринов хидрогел (състоящ се от фибриноген и тромбин) като основно биомастило и планираха да отпечатат слоеста структура, в която прогениторните клетки могат да растат и да образуват синапси в и през слоевете, но промениха начина, по който слоевете се подреждат по време на печат. Вместо традиционния начин за подреждане на слоеве вертикално, те избраха да отпечатват слоеве до друг хоризонтално. Очевидно това направи разликата. Установено е, че тяхната платформа за 3D биопечат е функционална човешки нервна тъкан. Подобрение спрямо други съществуващи платформи, the човешки нервната тъкан, отпечатана от тази платформа, формира невронни мрежи и функционални връзки с други неврони и глиални клетки в и между слоевете. Това е първият подобен случай и е значителна стъпка напред в инженерството на нервната тъкан. Лабораторен синтез на нервна тъкан, която имитира функционирането на мозъка, звучи вълнуващо. Този напредък със сигурност ще помогне на изследователите в моделирането човешки заболявания на мозъка, причинени от увредена невронна мрежа, за да разберем по-добре механизма за намиране на възможно лечение.
***
Литература:
- Кадена М., и др 2020. 3D биопринтиране на нервни тъкани. Advanced Healthcare Materials том 10, брой 15 2001600. DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.202001600
- Ян Й., и др 2024. 3D биопринтиране на човешки нервни тъкани с функционална свързаност. Технология на клетъчните стволови клетки| Том 31, брой 2, P260-274.E7, 01 февруари 2024 г. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009
***
