Prvi 3D isprint funkcionalnog tkiva ljudskog mozga

UW-Madison

Tim znanstvenika s američkog Sveučilišta Wisconsin–Madison (UW-Madison) razvio je prvo 3D tiskano tkivo ljudskog mozga koje može rasti i funkcionirati kao tipično moždano tkivo.

To je postignuće s važnim implikacijama za znanstvenike koji proučavaju mozak i rade na liječenju širokog spektra neuroloških i neurorazvojnih poremećaja, poput Alzheimerove i Parkinsonove bolesti.

"Ovo bi mogao biti iznimno moćan model koji bi nam pomogao razumjeti kako moždane stanice i dijelovi mozga komuniciraju kod ljudi", kaže Su-Chun Zhang, profesor neuroznanosti i neurologije u Waisman centru UW–Madison. "To bi moglo promijeniti način na koji gledamo na biologiju matičnih stanica, neuroznanost i patogenezu mnogih neuroloških i psihijatrijskih poremećaja."

Metode ispisa ograničile su uspjeh prethodnih pokušaja ispisa moždanog tkiva, tvrde Zhang i Yuanwei Yan, znanstvenica u Zhangovom laboratoriju koja je glavna autorica nove studije. 

Umjesto korištenja tradicionalnog pristupa 3D ispisu, okomitog slaganja slojeva, istraživači su krenuli vodoravno. Smjestili su moždane stanice, neurone uzgojene iz induciranih pluripotentnih matičnih stanica, u mekši gel "bio-tinte" nego što je korišteno u prethodnim pokušajima.

"Tkivo još uvijek ima dovoljno strukture da se drži zajedno, ali je dovoljno mekano da omogući neuronima da prerastu jedni u druge i počnu međusobno 'razgovarati'", kaže Zhang.

Tiskane stanice prodiru kroz medij i tvore veze unutar svakog tiskanog sloja kao i preko slojeva, tvoreći mreže usporedive s ljudskim mozgovima. Neuroni komuniciraju, šalju signale, međusobno djeluju putem neurotransmitera, pa čak i formiraju pravilne mreže s potpornim stanicama koje su dodane tiskanom tkivu.

"Ispisali smo moždanu koru i strijatum (dio baznih moždanih ganglija) i ono što smo pronašli bilo je prilično upečatljivo", kaže Zhang. "Čak i kada smo ispisali različite stanice koje pripadaju različitim dijelovima mozga, one su još uvijek mogle međusobno razgovarati na vrlo poseban i specifičan način."

Tehnika ispisa nudi preciznost i kontrolu nad vrstama stanica, što nije pronađeno u moždanim organoidima, minijaturnim organima koji se koriste za proučavanje mozga. Organoidi rastu s manje organizacije i kontrole.

Tiskano tkivo mozga moglo bi se koristiti za proučavanje signalizacije između stanica s Downovim sindromom, interakcije između zdravog tkiva i susjednog tkiva zahvaćenog Alzheimerovom bolešću, testiranje novih kandidata za lijekove ili čak promatranje rasta mozga.

Nova tehnika tiska također bi trebala biti dostupna mnogim laboratorijima. Ne zahtijeva posebnu opremu za bioispis ili metode uzgoja kako bi se tkivo održalo zdravim, a može se dubinski proučavati mikroskopima, standardnim tehnikama snimanja i elektrodama koje su već uobičajene.

Istraživači bi željeli istražiti potencijal daljnjim poboljšanjem svoje bio-tinte i usavršavanjem opreme kako bi se omogućila specifična usmjerenja stanica unutar tiskanog tkiva.

"Trenutno je naš pisač komercijaliziran za stolno računalo", kaže Yan. "Možemo napraviti neka specijalizirana poboljšanja koja će nam pomoći da ispišemo određene vrste moždanog tkiva na zahtjev."

Studiju objavljenu u časopisu Cell Stem Cell možete pronaći na ovoj poveznici.