02 februari 2024 (Nanowerk Nyheter) Ett team av forskare från University of Wisconsin–Madison har utvecklat den första 3D-printade hjärnvävnaden som kan växa och fungera som typisk hjärnvävnad. Det är en prestation med viktiga konsekvenser för forskare som studerar hjärnan och arbetar med behandlingar för ett brett spektrum av neurologiska och neuroutvecklingsstörningar, såsom Alzheimers och Parkinsons sjukdom. "Detta kan vara en enormt kraftfull modell för att hjälpa oss att förstå hur hjärnceller och delar av hjärnan kommunicerar i människor", säger Su-Chun Zhang, professor i neurovetenskap och neurologi vid UW–Madisons Waisman Center. "Det kan förändra hur vi ser på stamcellsbiologi, neurovetenskap och patogenesen av många neurologiska och psykiatriska störningar." Utskriftsmetoder har begränsat framgången för tidigare försök att skriva ut hjärnvävnad, enligt Zhang och Yuanwei Yan, en vetenskapsman i Zhangs labb. Gruppen bakom den nya 3D-printprocessen beskrev sin metod i tidskriften Cell stamcell ("3D bioprinting av mänskliga neurala vävnader med funktionell anslutning"). Istället för att använda den traditionella 3D-utskriftsmetoden, stapla lager vertikalt, gick forskarna horisontellt. De placerade hjärnceller, neuroner odlade från inducerade pluripotenta stamceller, i en mjukare "bio-bläck"-gel än tidigare försök hade använt. "Vävnaden har fortfarande tillräckligt med struktur för att hålla ihop men den är tillräckligt mjuk för att låta nervcellerna växa in i varandra och börja prata med varandra", säger Zhang. Cellerna läggs bredvid varandra som pennor som läggs bredvid varandra på en bordsskiva. "Vår vävnad förblir relativt tunn och detta gör det lätt för neuronerna att få tillräckligt med syre och tillräckligt med näringsämnen från tillväxtmediet", säger Yan. Resultaten talar för sig själva - det vill säga cellerna kan prata med varandra. De tryckta cellerna når genom mediet för att bilda anslutningar inuti varje tryckt lager såväl som över lager, vilket bildar nätverk jämförbara med mänskliga hjärnor. Neuronerna kommunicerar, skickar signaler, interagerar med varandra genom signalsubstanser och bildar till och med ordentliga nätverk med stödceller som lagts till den tryckta vävnaden. "Vi skrev ut hjärnbarken och striatum och det vi hittade var ganska slående", säger Zhang. "Även när vi skrev ut olika celler som tillhörde olika delar av hjärnan kunde de fortfarande prata med varandra på ett väldigt speciellt och specifikt sätt." Trycktekniken erbjuder precision - kontroll över typer och arrangemang av celler - som inte finns i hjärnorganoider, miniatyrorgan som används för att studera hjärnor. Organoiderna växer med mindre organisation och kontroll. "Vårt labb är väldigt speciellt genom att vi kan producera i stort sett alla typer av neuroner när som helst. Sedan kan vi sätta ihop dem nästan när som helst och på vilket sätt vi vill”, säger Zhang. "Eftersom vi kan skriva ut vävnaden genom design, kan vi ha ett definierat system för att titta på hur vårt mänskliga hjärnnätverk fungerar. Vi kan titta väldigt specifikt på hur nervcellerna pratar med varandra under vissa förhållanden eftersom vi kan skriva ut precis vad vi vill.” Den specificiteten ger flexibilitet. Den tryckta hjärnvävnaden skulle kunna användas för att studera signalering mellan celler i Downs syndrom, interaktioner mellan frisk vävnad och närliggande vävnad som påverkas av Alzheimers, testa nya läkemedelskandidater eller till och med se hjärnan växa. ”Tidigare har vi ofta tittat på en sak i taget, vilket gör att vi ofta missar några kritiska komponenter. Vår hjärna verkar i nätverk. Vi vill skriva ut hjärnvävnad på detta sätt eftersom celler inte fungerar av sig själva. De pratar med varandra. Det är så vår hjärna fungerar och den måste studeras tillsammans så här för att verkligen förstå den, säger Zhang. "Vår hjärnvävnad skulle kunna användas för att studera nästan alla viktiga aspekter av vad många människor på Waisman Center arbetar med. Det kan användas för att titta på de molekylära mekanismerna bakom hjärnans utveckling, mänsklig utveckling, utvecklingsstörningar, neurodegenerativa störningar och mer." Den nya trycktekniken borde också vara tillgänglig för många labb. Det kräver ingen speciell bioprintutrustning eller odlingsmetoder för att hålla vävnaden frisk och kan studeras på djupet med mikroskop, standardavbildningstekniker och elektroder som redan är vanliga i fältet. Forskarna skulle dock vilja utforska potentialen för specialisering, dock ytterligare förbättra deras bio-bläck och förfina sin utrustning för att möjliggöra specifika orienteringar av celler i deras tryckta vävnad. "Just nu är vår skrivare en kommersialiserad en," säger Yan.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://www.nanowerk.com/news2/gadget/newsid=64573.php