Pentru prima dată, oamenii de știință au generat țesut cerebral uman funcțional folosind o imprimantă 3D.
Oamenii de știință au imprimat țesutul ca să aibă o grosime mai mică de 0,01 inci (0,02 centimetri) și conține ambele celule nervoase iar celulele suport numite glia. Toate aceste celule pot comunica între ele și pot forma rețele, așa cum ar face-o într-un mod real creier uman.
Țesutul a fost creat folosind o „imprimantă” biologică care a produs gel încărcat cu celule stem în straturi orizontale. Celulele stem au fost apoi convinse să devină celule cerebrale cu substanțe chimice care stimulează această dezvoltare. Straturile de țesut au fost stivuite cu grijă, unul câte unul, pe un vas de laborator pentru a forma un model de țesut complet.
Cercetătorii din spatele țesuturilor imprimate au descris realizarea lor într-o lucrare publicată la 1 februarie în jurnal Celulă stem celulară. Ei speră că va completa alte modele ale creierului uman – astfel de modele, realizate din celule umane reale, reprezintă mai precis trăsăturile complexe și unice ale creierului uman decât modele animale tradiționale do. Acestea includ așa-numitele tehnologii brain-on-a-chipcare imită țesutul cerebral pe dispozitive de dimensiunea unui card de credit și organoizi cerebralicare sunt modele miniaturale, simplificate de creier care se auto-asambla în vase.
Legate de: Cum au imprimat oamenii de știință în 3D o inimă minusculă din celule umane
Cu toate acestea, spre deosebire de organoizi, tehnica de imprimare oferă oamenilor de știință mai mult control asupra celulelor care ajung în țesutul final. Nervii din țesutul imprimat formează, de asemenea, conexiuni între ei în decurs de două până la cinci săptămâni – un proces care poate dura multe luni în organoizi, Dr. Su-Chun Zhangco-autor principal al studiului și profesor de neuroștiință și neurologie la Universitatea din Wisconsin-Madison, a declarat Live Science într-un e-mail.
Datorită acestei viteze, diferite versiuni ale țesutului cerebral imprimat 3D pot fi, de asemenea, realizate mult mai ușor decât organoizii, a spus Zhang. Prin urmare, această tehnologie ar putea fi deosebit de utilă pentru testarea noilor candidați la medicamente pentru boli care afectează funcția creierului, cum ar fi tulburările neurodegenerative și psihiatrice, a adăugat el. Asta pentru că diferitele modele tipărite ar putea fi făcute pentru a afișa caracteristicile fiecărei tulburări.
Oamenii de știință au a încercat anterior să imprime țesut cerebral uman. Cu toate acestea, neuronii și glia din produsul final nu au putut forma conexiuni de lucru adecvate între ei, au scris autorii în lucrare. Noua abordare de imprimare a permis formarea de rețele, deoarece a folosit un gel suficient de moale pentru a facilita acest proces, permițând celulelor suficient de mult să se întindă și să se conecteze. În plus, gelul avea puterea suplimentară necesară pentru a menține în continuare straturile de țesut cerebral împreună.
Și, spre deosebire de abordările tradiționale de imprimare 3D, care stivuiesc straturi de material pe verticală, autorii și-au stivuit gelul pe orizontală. Acest lucru a permis straturilor să fie mai subțiri și, astfel, celulele din interiorul lor au fost expuse la cât mai mult oxigen și nutrienți posibil.
Celulele stem imprimate s-au dezvoltat în neuroni cu drepturi depline și glia, care au format rețele asemănătoare cu cele găsite în creierul uman și chiar au comunicat între ele. prin mesageri chimici numiți neurotransmițători. Celulele imprimate care aparțin în mod normal diferitelor părți ale creierului – cum ar fi stratul său exterior sau cortexul și striatcare este implicat în luarea deciziilor — au format, de asemenea, legături între ele.
Noul model are încă defecte, au recunoscut autorii. De exemplu, moliciunea gelului înseamnă că nu poate imprima mai multe straturi dintr-o singură mișcare, deoarece s-ar prăbuși dacă gelului nu i s-ar permite să se așeze între ele. Acest lucru încetinește procesul de imprimare. Straturile individuale sunt, de asemenea, limitate în grosime din cauza cerințelor de nutrienți ale celulelor din interiorul lor, ceea ce, în consecință, limitează dimensiunea totală a țesutului.
„Un model este un model, nu creierul real”, a spus Zhang. Cu toate acestea, echipa lucrează pentru a aborda aceste potențiale capcane și a rafina tehnologia în viitor, a spus el.
Te-ai întrebat vreodată de ce unii oameni își construiesc mușchi mai ușor decât alții sau de ce ies pistruii la soare? Trimite-ne întrebările tale despre cum funcționează corpul uman community@livescience.com cu subiectul „Health Desk Q” și este posibil să vedeți răspunsul la întrebarea dvs. pe site!