Znanstvenici su razvili platformu za 3D bioprinting koja sastavlja funkcionalne ljudski neuralna tkiva. Progenitorske stanice u otisnutim tkivima rastu i tvore neuronske sklopove i stvaraju funkcionalne veze s drugim neuronima oponašajući tako prirodne mozak tkiva. Ovo je značajan napredak u inženjerstvu neuralnog tkiva i tehnologiji 3D bioprinta. Takva bioprintirana neuralna tkiva mogu se koristiti u modeliranju ljudski bolesti (kao što su Alzheimerova, Parkinsonova itd.) uzrokovane oštećenjem neuronskih mreža. Svako istraživanje bolesti mozga zahtijeva razumijevanje kako ljudski funkcioniraju neuronske mreže.
3D bioprint je aditivni proces u kojem se odgovarajući prirodni ili sintetski biomaterijal (biotinta) miješa sa živim stanicama i tiska, sloj po sloj, u prirodnim tkivima-trodimenzionalne strukture. Stanice rastu u biotinti, a strukture se razvijaju tako da oponašaju prirodno tkivo ili organ. Ova je tehnologija našla primjenu u regenerativan medicina za biotisak stanica, tkiva i organa te u istraživanju kao model za proučavanje ljudski tijelo vitroposebno ljudski živčani sustav.
Istraživanje ljudski živčani sustav suočava se s ograničenjima zbog nedostupnosti primarnih uzoraka. Životinjski modeli su korisni, ali pate od razlika specifičnih za vrstu, stoga je imperativ vitro modeli od ljudski živčani sustav kako bi se istražilo kako ljudski neuronske mreže rade na pronalaženju tretmana za bolesti koje se pripisuju oštećenju neuronskih mreža.
Ljudski neuralna tkiva su u prošlosti 3D ispisivana pomoću matičnih stanica, no njima je nedostajalo formiranje neuralne mreže. Ispisano tkivo nije pokazalo da je stvorilo veze između stanica iz nekoliko razloga. Ti su nedostaci sada prevladani.
U nedavnoj studiji, Istraživači odabrali su fibrin hidrogel (koji se sastoji od fibrinogena i trombina) kao osnovnu biotintu i planirali su ispisati slojevitu strukturu u kojoj bi progenitorske stanice mogle rasti i formirati sinapse unutar i preko slojeva, ali su promijenili način na koji su slojevi slagani tijekom ispisa. Umjesto tradicionalnog načina okomitog slaganja slojeva, odlučili su ispisivati slojeve pored drugog vodoravno. Očigledno, ovo je napravilo razliku. Utvrđeno je da je njihova 3D platforma za bioispis funkcionalna ljudski neuralnog tkiva. Poboljšanje u odnosu na druge postojeće platforme, ljudski neuralno tkivo ispisano ovom platformom formiralo je neuralne mreže i funkcionalne veze s drugim neuronima i glijalnim stanicama unutar i između slojeva. Ovo je prvi takav slučaj i značajan je korak naprijed u inženjerstvu neuralnog tkiva. Laboratorijska sinteza živčanog tkiva koje u funkciji oponaša mozak zvuči uzbudljivo. Ovaj napredak sigurno će pomoći istraživačima u modeliranju ljudski bolesti mozga uzrokovane oštećenjem neuronske mreže kako bismo bolje razumjeli mehanizam za pronalaženje mogućeg liječenja.
***
Reference:
- Cadena M., dr. 2020. 3D bioprint neuralnih tkiva. Advanced Healthcare Materials, svezak 10, izdanje 15 2001600. DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.202001600
- Yan Y., dr. 2024. 3D bioprint od ljudski neuralna tkiva s funkcionalnom povezanošću. Tehnologija matičnih stanica| Svezak 31, broj 2, P260-274.E7, 01. veljače 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009
***
