3D tlačené mozgové tkanivá by mohli opraviť poranenia mozgu
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 24. 10. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Výskumníci použili ľudské neurónové kmeňové bunky na 3D tlač funkčného mozgového tkaniva, ktoré napodobňuje architektúru mozgovej kôry. Táto prelomová technika má pritom potenciál poskytnúť individualizované opravy poranení mozgu.
Náš mozog má jemnú a zložitú architektúru, ktorá môže byť poškodená úrazom, mŕtvicou, epilepsiou a operáciou na odstránenie nádoru, čo vedie k ťažkostiam s komunikáciou, pohybom a poznávaním. Implantované kmeňové bunky majú potenciál obnoviť poškodené mozgové tkanivo, ale doteraz sa ukázalo, že je ťažké obnoviť architektúru mozgu pomocou buniek.
V novej štúdii vedci z Oxfordskej univerzity vyrobili dvojvrstvové mozgové tkanivo pomocou 3D tlače ľudských neurálnych kmeňových buniek, ktoré sa po implantácii do mozgového tkaniva myši s ním integrovali štrukturálne aj funkčne.
„Naša technika kvapôčkovej tlače poskytuje prostriedok na vytváranie živých 3D tkanív s požadovanou architektúrou, čo nás približuje k vytvoreniu personalizovanej liečby poškodenia mozgu implantáciou,“ uviedla Linna Zhou, jedna z korešpondujúcich autoriek štúdie.
Ľudské indukované pluripotentné kmeňové bunky majú veľký potenciál na využitie v regeneračných terapiách tkanív. Sú to umelé kmeňové bunky odvodené zo somatických buniek, ktoré boli geneticky preprogramované do stavu podobného embryonálnym kmeňovým bunkám, čo im dáva jedinečnú schopnosť diferencovať sa na akýkoľvek typ buniek tela.
V súčasnej štúdii vedci najprv diferencovali ľudské indukované pluripotentné kmeňové bunky na dva typy neurálnych progenitorových buniek určených na vytvorenie horných a hlbokých vrstiev mozgovej kôry. Tieto progenitory špecifické pre jednotlivé vrstvy sa použili na vytvorenie dvoch bioatramentov, ktoré sa vytlačili do vrstvených tkanív pomocou 3D kvapôčkovej tlače, čo je druh tlače, ktorý umožňuje výrobu mäkkých tkanív bez lešenia. Vytlačené progenitorové bunky sa nechali dozrieť predtým, ako sa vrstvené tkanivá implantovali do živého mozgového tkaniva myší, kde sa počas týždňa sledoval ich rast a aktivita.
Implantované tkanivá vykazovali silnú integráciu s myšacími mozgovými bunkami, vrátane tvorby neurónových výbežkov - prstovitých výbežkov, ktoré vedú a prenášajú nervové signály - a migrácie neurónov cez hranicu medzi implantátom a hostiteľom. Implantované bunky tiež vykazovali signálnu aktivitu, ktorá korelovala s bunkami hostiteľa, čo naznačuje, že bunky medzi sebou komunikujú a preukazujú funkčnú a štrukturálnu integráciu.
„Vývoj ľudského mozgu je jemný a zložitý proces s komplexnou choreografiou,“ povedal Zoltán Molnár, ďalší z korešpondujúcich autorov štúdie. „Bolo by naivné myslieť si, že celý tento bunkový vývoj môžeme zopakovať v laboratóriu. Napriek tomu náš projekt 3D tlače dokazuje podstatný pokrok v riadení osudov a usporiadania ľudských indukovaných pluripotentných kmeňových buniek s cieľom vytvoriť základné funkčné jednotky mozgovej kôry“.
Keďže ľudská mozgová kôra má až šesť vrstiev nervových buniek, výskumníci plánujú zdokonaliť techniku kvapôčkovej 3D tlače, aby vytvorili zložitejšie, viacvrstvové tkanivá, ktoré by realistickejšie napodobňovali architektúru mozgu. Okrem potenciálneho využitia vytlačeného tkaniva na opravu poranení mozgu by sa podľa nich mohlo použiť aj na testovanie liekov, štúdie vývoja mozgu a na zlepšenie nášho chápania poznania.
„Tento pokrok predstavuje významný krok smerom k výrobe materiálov s úplnou štruktúrou a funkciou prirodzených tkanív mozgu,“ povedal Yongcheng Jin, hlavný autor štúdie. „Táto práca poskytne jedinečnú príležitosť preskúmať fungovanie ľudskej mozgovej kôry a z dlhodobého hľadiska poskytne nádej osobám, ktoré utrpeli poranenia mozgu“.
Štúdia bola nedávno uverejnená v magazíne Nature Communications.
