3D εκτυπωμένος εγκεφαλικός ιστός μιμείται την ανθρώπινη λειτουργία του εγκεφάλου

Ερευνητές του University of Wisconsin–Madison ανέπτυξαν τον πρώτο τρισδιάστατο εγκεφαλικό ιστό που μπορεί να αναπτυχθεί και να λειτουργήσει όπως ο φυσιολογικός.

Πρόκειται για επίτευγμα με σημαντικές εφαρμογές για επιστήμονες που μελετούν τον εγκέφαλο και εργάζονται για θεραπείες νευρολογικών και νευροαναπτυξιακών διαταραχών.

Ο Su-Chun Zhang, δήλωσε ότι αυτό θα μπορούσε να είναι πολύ ισχυρό μοντέλο που θα βοηθήσει στην κατανόηση του πώς νευρώνες και περιοχές του εγκεφάλου επικοινωνούν στους ανθρώπους.

Η ανακάλυψη θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο που βλέπουμε τη βιολογία βλαστοκυττάρων, τη νευροεπιστήμη και την παθογένεση πολλών νευρολογικών και ψυχιατρικών διαταραχών.

Οι ερευνητές τοποθέτησαν εγκεφαλικά κύτταρα, νευρώνες που αναπτύχθηκαν από  επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα, σε πιο μαλακό τζελ ‘’βιο-μελάνι’’ έναντι αυτού που είχαν χρησιμοποιήσει σε προηγούμενες προσπάθειες.

Ο Zhang δήλωσε ότι ο ιστός έχει αρκετή δομή ώστε να διατηρείται αλλά είναι αρκετά μαλακός ώστε να επιτρέπει στους νευρώνες να αναπτύσσονται ο ένας στον άλλον και να αρχίσουν να επικοινωνούν μεταξύ τους.

Tα κύτταρα βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο όπως τα μολύβια σε μια επιφάνεια τραπεζιού.

Ο ιστός που ανέπτυξαν οι ερευνητές παραμένει σχετικά λεπτός και αυτό καθιστά εύκολο για τους νευρώνες να λάβουν αρκετό οξυγόνο και θρεπτικές ουσίες από τα μέσα ανάπτυξης.

Tα κύτταρα μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους.

Τα εκτυπωμένα κύτταρα δημιουργούν συνάψεις εντός κάθε εκτυπωμένης στρώσης, καθώς και κατά μήκος τους δημιουργώντας δίκτυα παρόμοια με τον ανθρώπινο εγκέφαλο.

Οι νευρώνες επικοινωνούν, στέλνουν σήματα, αλληλεπιδρούν μέσω νευροδιαβιβαστών –ακόμα δημιουργούν κατάλληλα δίκτυα με υποστηρικτικά κύτταρα που προστέθηκαν στον εκτυπωμένο ιστό.

Οι ερευνητές εκτύπωσαν τον εγκεφαλικό φλοιό και το ραβδωτό σώμα και ανακάλυψαν κάτι ενδιαφέρον. Παρόλο που εκτύπωσαν διαφορετικά κύτταρα που ανήκουν σε διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου αυτά μπόρεσαν να επικοινωνούν με συγκεκριμένο τρόπο.

Η μέθοδος εκτύπωσης προσφέρει ακρίβεια-έλεγχο στα είδη και τη διάταξη των κυττάρων, που δεν υπάρχουν στα οργανοειδή.

Ο Zhang δήλωσε ότι το εργαστήριό του είναι πολύ ιδιαίτερο στο πώς μπορεί να παράγει οποτεδήποτε, οποιοδήποτε είδος νευρώνων. Στη συνέχεια μπορεί να τους συνδέει όποτε και με όποιο τρόπο θέλει.

Ο εγκεφαλικός ιστός θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στη μελέτη του συνδρόμου Down, του Alzheimer, στη δοκιμή νέων υποψήφιων φαρμάκων ή ακόμα και στην παρακολούθηση της ανάπτυξής του εγκεφάλου. Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη σχεδόν κάθε πτυχής που μελετάται στο  Waisman Center.

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εστιάσουν οι ερευνητές στους μοριακούς μηχανισμούς πίσω από την εγκεφαλική ανάπτυξη, την ανθρώπινη ανάπτυξη, αναπτυξιακές αναπηρίες, νευροαναπτυξιακές διαταραχές κ.α.

Η νέα μέθοδος εκτύπωσης θα μπορεί επίσης να είναι προσβάσιμη σε πολλά εργαστήρια. Δεν απαιτεί ειδικό εξοπλισμό βιοεκτύπωσης ή μεθόδους καλλιέργειας για να διατηρηθεί υγιής ο ιστός και μπορεί να μελετηθεί σε βάθος με το μικροσκόπιο, standard απεικονιστικές τεχνικές και ηλεκτρόδια που ήδη χρησιμοποιούνται.

Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Cell Stem Cell.

Πηγές:
Cell Stem Cell.