Našli spôsob ako pomocou 3D tlače vyrobiť funkčné ľudské mozgové tkanivo

Výskumníci použili novú techniku na 3D tlač mozgového tkaniva, z ktorého buniek sa vyvinuli funkčné neuróny, ktoré boli schopné medzi sebou v priebehu niekoľkých týždňov komunikovať. Vytvorenie orgánu čo najviac podobného skutočnému je nevyhnutné pre výskum patológie chorôb a testovanie nových liekov. Mozog predstavuje osobitné výzvy, pretože neuróny pestované v laboratóriu musia vytvárať funkčné spojenia a mozgové tkanivo musí podporovať zložitú, ale jemnú architektúru.

Výskumníkom z University of Wisconsin-Madison sa podarilo pomocou 3D tlače vytvoriť mozgové tkanivo, ktoré rastie a funguje ako typický mozog. Zamerali sa na vytvorenie vrstveného nervového tkaniva, v ktorom nervové progenitorové bunky dozrievajú a vytvárajú spojenia (synapsie) vo vrstvách a medzi nimi, pričom si zachovávajú štruktúru. Ako „bioatrament“ alebo biomateriál používaný na tlač tkanív si vybrali fibrínový hydrogél pozostávajúci predovšetkým z fibrinogénu a trombínu, pretože je biokompatibilný s nervovými bunkami.

Fibrinogén aj trombín zohrávajú úlohu pri zrážaní krvi. Vysoká viskozita fibrínového gélu sťažovala tlač, preto ho výskumníci zmiešali s hydrogélom kyseliny hyalurónovej, pričom zaznamenali, že vysoký počet nervových progenitorových buniek umiestnených do zmesi prežil a dozrel. Pridaním ďalšieho vodíka bol ich bioatrament mäkší ako tie, ktoré sa používali predtým.

Namiesto použitia tradičnej 3D tlače pomocou vertikálne naskladaných vrstiev, čo si vyžaduje tuhý bioatrament vytlačený v hrubých vrstvách, výskumníci vytvorili vzorované tkanivo tlačením jednej tenkej vrstvy alebo pása gélu naplneného bunkami vedľa druhej horizontálne. Aby sa zabránilo zmiešaniu potlačených pásov, bol trombín použitý ako zosieťovacie činidlo ihneď po nanesení zmesi.

Hoci vytlačené bunky zostali vo svojich určených vrstvách, neuróny vytvorili funkčné synaptické spojenia vo vrstvách a medzi nimi do dvoch až piatich týždňov po vytlačení. Tkanivo zostalo relatívne tenké, čo uľahčilo neurónom získavať dostatok kyslíka a dostatok živín z rastového média. Vedci vyskúšali tlač mozgového tkaniva pomocou rôznych kombinácií buniek v bioatramente. Aj keď vytlačili rôzne bunky patriace do rôznych častí mozgu, stále boli schopné medzi sebou komunikovať veľmi zvláštnym a špecifickým spôsobom.

Výskumníci tvrdia, že ich prístup ponúka presnosť typov a usporiadaní buniek a technika tlače nevyžaduje špeciálne vybavenie alebo kultivačné metódy na udržanie zdravého tkaniva, čo znamená, že by mala byť prístupná mnohým laboratóriám. Vedci hovoria, že ich vytlačené mozgové tkanivo by sa mohlo použiť na štúdium bunkovej signalizácie pri Downovom syndróme, interakcií medzi zdravým tkanivom a tkanivom postihnutým Alzheimerovou chorobou, na testovanie nových liekov alebo jednoducho na sledovanie vývoja mozgu. Štúdia bola uverejnená v časopise Cell Stem Cell.

Zdroj: newatlas.com.