Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон совершили значительный прорыв в области биопечати, создав ткань мозга, которая растет и функционирует подобно настоящей. Эта инновационная технология открывает новые возможности для изучения мозга, тестирования лекарств и понимания неврологических заболеваний.
Как это работает?
Традиционные методы выращивания мозговой ткани в лаборатории сталкиваются с рядом сложностей. Выращенные нейроны должны формировать функциональные связи, а сама ткань должна поддерживать сложную и хрупкую архитектуру. Новая методика позволяет преодолеть эти трудности.
Ученые использовали 3D-печать для создания многослойной нейронной ткани, в которой клетки-предшественники созревают и образуют связи внутри и между слоями, сохраняя при этом структуру. В качестве "биологических чернил" они применяли гидрогель на основе фибрина, совместимый с нервными клетками.
Для улучшения характеристик "биологических чернил" исследователи смешали его с другим гидрогелем на основе гиалуроновой кислоты. Это позволило повысить выживаемость и созревание клеток, а также сделать смесь более гибкой, чем ранее используемые.
Отличительной особенностью методики является горизонтальная печать тонких слоев ткани вместо традиционного вертикального метода. Такой подход позволяет избежать смешивания слоев и способствует формированию функциональных синаптических связей между нейронами всего за несколько недель.
Ученые также успешно напечатали ткани различных отделов мозга, таких как кора и полосатое тело. Клетки разных областей смогли взаимодействовать друг с другом специфическим образом.
Почему это важно?
Новый подход обладает несколькими преимуществами. Он обеспечивает высокую точность расположения и типов клеток, недоступную для органоидов и других методов печати. Кроме того, методика не требует специального оборудования или методов культивирования, что делает ее доступной для многих лабораторий.
Исследователи планируют усовершенствовать "биологические чернила" и оборудование, чтобы добиться более точной ориентации клеток в печатной ткани.
Потенциальные применения этой технологии обширны. Она может использоваться для изучения взаимодействия клеток при синдроме Дауна, тестирования лекарств, наблюдения за развитием мозга и моделирования различных заболеваний.
“Раньше мы часто изучали отдельные аспекты, упуская важные компоненты. Наш мозг работает как сеть. Мы хотим печатать мозговую ткань таким образом, потому что клетки не функционируют изолированно. Они общаются друг с другом. Именно так работает наш мозг, и его необходимо изучать в целом, чтобы по-настоящему понять его”, - поясняет Су-Чун Чжан, руководитель исследования.
Исследование опубликовано в журнале Cell Stem Cell.
