Zinātnieki ir izstrādājuši 3D biodrukas platformu, kas apkopo funkcionālu cilvēka nervu audi. Iespiesto audu cilmes šūnas aug, veidojot neironu ķēdes un veido funkcionālus savienojumus ar citiem neironiem, tādējādi atdarinot dabiskos smadzenes audus. Tas ir ievērojams progress nervu audu inženierijā un 3D biodrukas tehnoloģijā. Šādus bioprintētus nervu audus var izmantot modelēšanā cilvēka slimības (piemēram, Alcheimera, Parkinsona uc), ko izraisa neironu tīklu darbības traucējumi. Jebkurai smadzeņu slimības izmeklēšanai ir jāsaprot, kā cilvēka darbojas neironu tīkli.
3D biodruka ir aditīvs process, kurā piemērots dabisks vai sintētisks biomateriāls (biotinte) tiek sajaukts ar dzīvām šūnām un drukāts pa slāņiem dabīgās audiem līdzīgās trīsdimensiju struktūrās. Šūnas aug biotintē, un struktūras attīstās, lai atdarinātu dabiskos audus vai orgānus. Šī tehnoloģija ir atradusi pielietojumu reģeneratīvs zāles šūnu, audu un orgānu biodrukāšanai un pētniecībai kā pētījuma paraugs cilvēka ķermenis in vitro, jo īpaši cilvēka nervu sistēma.
Pētījums par cilvēka nervu sistēma saskaras ar ierobežojumiem primāro paraugu nepieejamības dēļ. Dzīvnieku modeļi ir noderīgi, taču tie atšķiras no sugām raksturīgām atšķirībām, tāpēc tas ir obligāti in vitro modeļi cilvēka nervu sistēmu, lai izpētītu, kā cilvēka neironu tīkli darbojas, lai atrastu ārstēšanu slimībām, kas saistītas ar neironu tīklu traucējumiem.
Cilvēka nervu audi agrāk tika drukāti 3D formātā, izmantojot cilmes šūnas, taču tiem trūka neironu tīklu veidošanās. Nebija pierādīts, ka drukātie audi ir izveidojuši savienojumus starp šūnām vairāku iemeslu dēļ. Tagad šie trūkumi ir novērsti.
Nesenā pētījumā pētnieki izvēlējās fibrīna hidrogelu (kas sastāv no fibrinogēna un trombīna) kā pamata biotintes un plānoja izdrukāt slāņainu struktūru, kurā cilmes šūnas varētu augt un veidot sinapses slāņos un starp tiem, taču tie mainīja veidu, kā slāņi tiek sakrauti drukāšanas laikā. Tradicionālā slāņu salikšanas vertikāli vietā viņi izvēlējās drukāt slāņus blakus citam horizontāli. Acīmredzot tas mainīja atšķirību. Tika konstatēts, ka viņu 3D biodrukas platforma ir funkcionāla cilvēka nervu audi. Uzlabojums salīdzinājumā ar citām esošajām platformām, cilvēka Šīs platformas iespiestie nervu audi veidoja neironu tīklus un funkcionālus savienojumus ar citiem neironiem un glia šūnām slāņos un starp tiem. Šis ir pirmais šāds gadījums un ir nozīmīgs solis uz priekšu nervu audu inženierijā. Nervu audu laboratoriskā sintēze, kas imitē smadzeņu darbību, izklausās aizraujoši. Šis progress noteikti palīdzēs pētniekiem modelēšanā cilvēka smadzeņu slimības, ko izraisa neironu tīkla traucējumi, lai labāk izprastu iespējamās ārstēšanas atrašanas mehānismu.
***
Norādes:
- Kadena M., un citi 2020. Neirālo audu 3D biodrukāšana. Advanced Health Care Materials, 10. sējums, 15. izdevums, 2001600. DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.202001600
- Jans J., un citi 2024. 3D bioprinting of cilvēka nervu audi ar funkcionālu savienojumu. Šūnu cilmes šūnu tehnoloģija| 31. sējums, 2. izdevums, P260-274.E7, 01. gada 2024. februāris. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009
***
