02 februari 2024 (Nanowerk NieuwsEen team van wetenschappers van de Universiteit van Wisconsin-Madison heeft het eerste 3D-geprinte hersenweefsel ontwikkeld dat kan groeien en functioneren als typisch hersenweefsel. Het is een prestatie met belangrijke implicaties voor wetenschappers die de hersenen bestuderen en werken aan behandelingen voor een breed scala aan neurologische en neurologische ontwikkelingsstoornissen, zoals de ziekte van Alzheimer en Parkinson. “Dit zou een enorm krachtig model kunnen zijn om ons te helpen begrijpen hoe hersencellen en delen van de hersenen bij mensen communiceren”, zegt Su-Chun Zhang, hoogleraar neurowetenschappen en neurologie aan het Waisman Center van UW-Madison. “Het zou de manier kunnen veranderen waarop we naar stamcelbiologie, neurowetenschappen en de pathogenese van veel neurologische en psychiatrische aandoeningen kijken.” Printmethoden hebben het succes van eerdere pogingen om hersenweefsel te printen beperkt, aldus Zhang en Yuanwei Yan, een wetenschapper in het laboratorium van Zhang. De groep achter het nieuwe 3D-printproces beschreef hun methode in het tijdschrift Celstamcel (“3D-bioprinten van menselijke zenuwweefsels met functionele connectiviteit”). In plaats van de traditionele 3D-printaanpak te gebruiken, waarbij lagen verticaal werden gestapeld, gingen de onderzoekers horizontaal. Ze plaatsten hersencellen, neuronen gegroeid uit geïnduceerde pluripotente stamcellen, in een zachtere ‘bio-inkt’-gel dan eerdere pogingen hadden gedaan. “Het weefsel heeft nog steeds voldoende structuur om bij elkaar te blijven, maar het is zacht genoeg om de neuronen in elkaar te laten groeien en met elkaar te laten praten”, zegt Zhang. De cellen worden naast elkaar gelegd zoals potloden naast elkaar op een tafelblad. “Ons weefsel blijft relatief dun en dit maakt het gemakkelijk voor de neuronen om voldoende zuurstof en voldoende voedingsstoffen uit de groeimedia te halen”, zegt Yan. De resultaten spreken voor zich, dat wil zeggen dat de cellen met elkaar kunnen praten. De gedrukte cellen reiken door het medium en vormen verbindingen binnen elke gedrukte laag en tussen lagen, waardoor netwerken worden gevormd die vergelijkbaar zijn met menselijke hersenen. De neuronen communiceren, zenden signalen uit, communiceren met elkaar via neurotransmitters en vormen zelfs goede netwerken met steuncellen die aan het bedrukte weefsel zijn toegevoegd. “We hebben de hersenschors en het striatum geprint en wat we ontdekten was behoorlijk opvallend”, zegt Zhang. “Zelfs toen we verschillende cellen uit verschillende delen van de hersenen printten, konden ze nog steeds op een heel bijzondere en specifieke manier met elkaar praten.” De printtechniek biedt precisie – controle over het type en de rangschikking van cellen – die niet wordt aangetroffen in hersenorganoïden, miniatuurorganen die worden gebruikt om hersenen te bestuderen. De organoïden groeien met minder organisatie en controle. “Ons laboratorium is heel bijzonder omdat we op elk moment vrijwel elk type neuronen kunnen produceren. Dan kunnen we ze op vrijwel elk moment en op elke gewenste manier samenvoegen”, zegt Zhang. “Omdat we het weefsel ontwerpsgewijs kunnen printen, kunnen we een gedefinieerd systeem hebben om te kijken hoe ons menselijk hersennetwerk werkt. We kunnen heel specifiek kijken hoe de zenuwcellen onder bepaalde omstandigheden met elkaar praten, omdat we precies kunnen printen wat we willen.” Die specificiteit zorgt voor flexibiliteit. Het afgedrukte hersenweefsel zou kunnen worden gebruikt om de signaaloverdracht tussen cellen met het syndroom van Down te bestuderen, om de interacties tussen gezond weefsel en aangrenzend weefsel dat door de ziekte van Alzheimer is aangetast te bestuderen, om nieuwe kandidaat-geneesmiddelen te testen of zelfs om de hersenen te zien groeien. “In het verleden hebben we vaak naar één ding tegelijk gekeken, waardoor we vaak kritische onderdelen over het hoofd zagen. Ons brein werkt in netwerken. Op deze manier willen we hersenweefsel printen omdat cellen niet op zichzelf werken. Ze praten met elkaar. Dit is hoe onze hersenen werken en het moet allemaal op deze manier worden bestudeerd om het echt te begrijpen”, zegt Zhang. “Ons hersenweefsel zou kunnen worden gebruikt om bijna elk belangrijk aspect te bestuderen van waar veel mensen in het Waisman Center aan werken. Het kan worden gebruikt om te kijken naar de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan de ontwikkeling van de hersenen, de menselijke ontwikkeling, ontwikkelingsstoornissen, neurodegeneratieve aandoeningen en meer.” De nieuwe printtechniek moet ook voor veel labs toegankelijk zijn. Er zijn geen speciale bioprintapparatuur of kweekmethoden nodig om het weefsel gezond te houden, en het kan diepgaand worden bestudeerd met microscopen, standaard beeldvormingstechnieken en elektroden die al in het veld gebruikelijk zijn. De onderzoekers willen echter graag het potentieel van specialisatie onderzoeken, door hun bio-inkt verder te verbeteren en hun apparatuur te verfijnen om specifieke oriëntaties van cellen in hun bedrukte weefsel mogelijk te maken. "Op dit moment is onze printer een gecommercialiseerde benchtop-printer", zegt Yan.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://www.nanowerk.com/news2/gadget/newsid=64573.php