За първи път учени са генерирали функционална човешка мозъчна тъкан с помощта на 3D принтер.
Учените са отпечатали тъканта с дебелина под 0,01 инча (0,02 сантиметра) и съдържа и двете нервни клетки и поддържащи клетки т.нар глия. Всички тези клетки могат да комуникират помежду си и да образуват мрежи, както биха направили в реално време човешки мозък.
Тъканта е създадена с помощта на биологичен „принтер“, който изхвърля гел, натоварен със стволови клетки, на хоризонтални слоеве. След това стволовите клетки бяха принудени да станат мозъчни клетки с химикали, които стимулират това развитие. Тъканните слоеве бяха внимателно подредени един по един върху лабораторна чиния, за да се образува пълен тъканен модел.
Изследователите зад отпечатаната тъкан описаха постижението си в статия, публикувана на 1 февруари в списанието Клетъчна стволова клетка. Те се надяват, че ще допълни други модели на човешкия мозък – такива модели, изработени от действителни човешки клетки, по-точно представят сложните и уникални характеристики на човешкия мозък, отколкото традиционни животински модели направи. Те включват т.нар технологии мозък върху чипкоито имитират мозъчна тъкан на устройства с размер на кредитна карта, и церебрални органоидикоито са миниатюрни, опростени модели на мозъци, които се самосглобяват в чинии.
Свързани: Как учени отпечатаха 3D мъничко сърце от човешки клетки
Въпреки това, за разлика от органоидите, техниката на отпечатване дава на учените повече контрол върху това кои клетки къде се озовават в крайната тъкан. Нервите в отпечатаната тъкан също образуват връзки помежду си в рамките на две до пет седмици – процес, който може да отнеме много месеци в органоидите, Д-р Су-Чун Джансъ-старши автор на изследването и професор по неврология и неврология в Университета на Уисконсин-Медисън, каза пред Live Science в имейл.
Благодарение на тази скорост различни версии на 3D-отпечатаната мозъчна тъкан също могат да бъдат направени много по-лесно от органоидите, каза Джан. Следователно тази технология може да бъде особено полезна за тестване на нови кандидати за лекарства за заболявания, които засягат мозъчната функция, като невродегенеративни и психиатрични разстройства, добави той. Това е така, защото различните отпечатани модели могат да бъдат направени така, че да показват характеристиките на всяко заболяване.
Учените имат преди това се опита да отпечата човешка мозъчна тъкан. Въпреки това, невроните и глиите в крайния продукт не могат да образуват правилни работещи връзки помежду си, пишат авторите в статията. Новият подход за отпечатване позволи да се образуват мрежи, тъй като използва гел, който беше достатъчно мек, за да улесни този процес, позволявайки на клетките достатъчно да дадат ръка, за да достигнат и да се свържат. Плюс това, гелът имаше допълнителната сила, необходима, за да държи слоевете мозъчна тъкан заедно.
И за разлика от традиционните подходи за 3D печат, които подреждат слоеве материал вертикално, авторите подреждат своя гел хоризонтално. Това позволи слоевете да бъдат по-тънки и по този начин клетките в тях бяха изложени на възможно най-много кислород и хранителни вещества.
Отпечатаните стволови клетки се развиха в пълноценни неврони и глия, които образуваха мрежи, наподобяващи тези в човешкия мозък, и дори комуникираха помежду си чрез химически пратеници, наречени невротрансмитери. Отпечатаните клетки, които обикновено принадлежат към различни части на мозъка – като външния му слой или кората, и стриатумкойто участва във вземането на решения — също създава връзки помежду си.
Новият модел все още има недостатъци, признаха авторите. Например, мекотата на гела означава, че той не може да отпечата няколко слоя наведнъж, тъй като те ще се срутят, ако не се позволи на гела да стегне между тях. Това забавя процеса на печат. Отделните слоеве също са с ограничена дебелина поради нуждите от хранителни вещества на клетките в тях, което впоследствие ограничава общия размер на тъканта.
„Моделът си е модел, а не истинският мозък“, каза Джан. Екипът обаче работи за справяне с тези потенциални капани и за усъвършенстване на технологията в бъдеще, каза той.
Някога се чудите защо някои хора изграждат мускули по-лесно от други или защо луничките излизат на слънце? Изпратете ни вашите въпроси за това как функционира човешкото тяло [email protected] с тема „Health Desk Q“ и може да видите отговор на въпроса си на уебсайта!