Naukowcy z University of Wisconsin–Madison Waisman Center ogłosili potencjalnie przełomowe dokonanie dotyczące hodowli tkankowych. Korzystając z druku 3D otrzymali tkankę mózgu człowieka, która w dużej mierze przypomina prawdziwą.
„To może być potężny model, który pomoże nam zrozumieć, jak komórki mózgu i różne jego części się komunikują. Może to zmienić sposób, w jaki patrzymy na biologię komórek macierzystych, neuronaukę i patogenezę wielu neurologicznych oraz psychiatrycznych zaburzeń” – mówi prof. Su-Chun Zhang, autor publikacji, która ukazała się w piśmie „Cell Stem Cell”
Biologiczny druk 3D
Sukces naukowcy zawdzięczają nowemu podejściu do biologicznego druku 3D. Zamiast stosowanego zwykle pionowego nakładania kolejnych warstw komórek macierzystych, badacze drukowali je poziomo, a przy tym były one zawieszone w bardziej miękkim żelu niż stosowane wcześniej. Potem powstały z tych komórek neurony.
„Tkanka nadal ma wystarczająco mocną strukturę, aby się utrzymać, ale jest wystarczająco miękka, aby neurony mogły rosnąć i zacząć się komunikować” – wyjaśnia prof. Zhang.
„Nasza tkanka pozostaje relatywnie cienka, dzięki czemu neurony otrzymują wystarczająco dużo tlenu i składników odżywczych z otaczającej je pożywki” – dodaje jeden z naukowców, Yuanwei Yan.
Połączenia powstają między neuronami ułożonymi w tej samej warstwie, jak i w różnych warstwach.
„Wydrukowaliśmy zarówno tkankę kory mózgowej, jak i prążkowia. To, co odkryliśmy, było zaskakujące. Nawet jeśli wydrukowaliśmy różne komórki należące do różnych części mózgu, nadal były w stanie się między sobą w specyficzny sposób komunikować” – opowiada prof. Zhang.
Zastosowane przez jego zespół podejście ma przewagę nad hodowlą intensywnie ostatnio badanych organoidów (małych, uproszczonych, żywych modeli) mózgu. To dlatego, że druk pozwala na precyzyjne określenie położenia poszczególnych komórek. Pozwala to, jak wyjaśniają badacze, na szczegółową analizę komunikacji między neuronami. Wydruk pozwala np. na badanie połączeń między nauronami w tkance typowej dla zespołu Downa czy choroby Alzheimera. Umożliwia też testowanie leków, a nawet obserwację wzrostu mózgu.
„W przeszłości często przyglądaliśmy się jednej kwestii w danym czasie, co oznacza, że często umykały nam kluczowe komponenty. Ludzki mózg działa za pomocą różnych sieci. Chcemy drukować tkankę mózgu w taki właśnie sposób, ponieważ jej komórki nie działają samodzielnie. One ze sobą rozmawiają. To właśnie tak działa nasz mózg i musimy wszystkie aspekty badać jednocześnie, aby to działanie zrozumieć” – podkreśla prof. Zhang.
„Stworzona przez nas tkanka może być wykorzystana do badania prawie każdego ważnego aspektu pracy mózgu, którym zajmują się naukowcy w Waisman Center. Można dzięki niej przyglądać się mechanizmom molekularnym leżącym u podłoża rozwoju mózgu, zaburzeniom rozwoju, chorobom neurodegeneracyjnym i innym zjawiskom” – dodaje specjalista.
