Mózg z druku?

Naukowcy potrafią wydrukować w 3D tkankę, która wygląda i zachowuje się jak fragment mózgu. Stało się to możliwe, gdy jeden z zespołów zmodyfikował dotychczas stosowane techniki drukowania 3D, tak by łączyć wiele podtypów komórek, które naśladują sygnalizację w ludzkim mózgu. Czy to nadzieja dla pacjentów, którzy utracili tkankę mózgową wskutek udaru, neurodegeneracji lub urazu?

Fot. Adobe Stock
Fot. Adobe Stock

Nowa technologia, która opisana została w Cell Stem Cell, może stać się alternatywą dla istniejących technik używanych przez neurobiologów do wytwarzania trójwymiarowych tkanek mózgowych w laboratorium, na przykład z wykorzystaniem komórek macierzystych. W ten sposób hodowane są przypominające mózg konstrukty – organoidy. Badacze nie są jednak w stanie kontrolować typów komórek ani ich dokładnej lokalizacji.

"Każdy organoid jest inny, co utrudnia odtworzenie wyników badań" – twierdzi neurobiolog Su-Chun Zhang z Uniwersytetu Wisconsin-Madison, autor nowego badania cytowany przez Science.

"Przy zastosowaniu odpowiedniego rodzaju druku 3D można kontrolować, gdzie umieszczane są różne typy komórek" – przekonuje z kolei biolog Francis Szele z Uniwersytetu Oksfordzkiego.

Fot. PAP

Doświetl mózg, by uniknąć depresji

Słuchawki "doświetlające" mózg, budzik świetlny, regularny wysiłek fizyczny, dbanie o dietę, zachowanie równowagi między pracą i odpoczynkiem, ale także – zwłaszcza w kryzysie - rozmowa z kimś o tym, co czujemy – to tylko niektóre sposoby na zapobieganie depresji.

Wcześniejsze próby wykorzystania drukarek 3D do konstruowania tkanek mózgowych umożliwiły zbadanie, w jaki sposób komórki dojrzewają i tworzą połączenia. Powiodły się także próby integrowania wydrukowanej tkanki z mózgami myszy. Jak jednak zwraca uwagę Science, konstrukcje te miały ograniczoną funkcjonalność, a te bardziej udane opierały się na komórkach szczurzych, a nie ludzkich.

"Zespół Zhanga wydrukował oddzielne poziome linie ludzkich komórek progenitorowych, czyli macierzystych, neuronów i glejów. Naukowcy zmodyfikowali także hydrożel, który działa jak klej między komórkami. Ich nowatorska receptura zapewniła wsparcie tkance, ale nie była na tyle sztywna, aby uniemożliwiać komórkom poruszanie się ani tworzenie połączeń" – wskazuje Science.

Powstałe struktury 3D naśladowały rozwijające się mózgi, a komórki tworzyły połączenia we własnym paśmie, a także rozszerzały je w kierunku innych pasm. Umożliwiło to naukowcom obserwację dojrzewania i łączenia komórek progenitorowych.

Zielono-czerwone warstwy

Naukowcy wykorzystali drukarkę i różne typy ludzkich komórek mózgowych, aby stworzyć cienką tkankę, która działała podobnie do rozwijającego się mózgu. Następnie zespół stworzył różne konstrukty, drukując różne komórki o określonych proporcjach. Np. jeden konstrukt łączył neurony hamujące i pobudzające, które komunikują się za pomocą różnych typów neuroprzekaźników. Potem badacze dodali astrocyty, ważny rodzaj komórek pomocniczych. W wielu przypadkach neurony wytwarzały sygnały elektryczne, a astrocyty wchłaniały neuroprzekaźnik – glutaminian, co sugeruje tworzenie się połączeń funkcjonalnych podobne do tych w mózgu.

Kiedy badacze połączyli dwa typy komórek obserwowane w zewnętrznej korze mózgu i głębszym prążkowiu, odkryli, że komórki korowe rozciągają się w stronę komórek prążkowia, czyli części kresomózgowia, ale nie odwrotnie, tak jak to widać w ludzkim mózgu. Według naukowców wskazuje to, że możliwe jest odtworzenie jego konstrukcji.

Niektórzy eksperci zauważają, że drukowane struktury są nadal stosunkowo cienkie – mają ok. 50 mikronów, czyli tyle co średnica ludzkiego włosa – więc nie naśladują w pełni trójwymiarowej złożoności prawdziwego mózgu.

„Wadą jest to, że można wydrukować tylko jedną warstwę i ułożyć kolejną, więc przypomina to raczej 2,5D” – mówi niebiorąca udziału w badaniu Linna Zhou, bioinżynier i biolog z Oksfordu.

PAP

Ruch a mózg: chcesz mieć dobrą pamięć? Ćwicz jak najwięcej!

Przybywa dowodów, że aktywność fizyczna to doskonały sposób na zachowanie i polepszenie funkcji poznawczych. Przynajmniej u osób, które są w grupie ryzyka rozwinięcia zaburzeń funkcji poznawczych z racji wieku – mają 50 lat i więcej.

Postęp na miarę nadziei?

Czy ta technologia może przyczynić się do rozwoju badań nad rozwojem mózgu i chorobami neurologicznymi? Zhang i jego zespół wydrukowali komórki zawierające mutację związaną z uwarunkowanym genetycznie zaburzeniem neurodegeneracyjnym nazywanym chorobą Aleksandra. Powoduje ona wystąpienie zmian w istocie białej ośrodkowego układu nerwowego. Badacze zaobserwowali, że zmutowane komórki tworzą mniej połączeń, co potwierdza obserwacje u ludzi.

Zdaniem autorów badania w przyszłości możliwe będzie wydrukowanie tkanki nadającej się do przeszczepienia pacjentom, którzy utracili tkankę mózgową wskutek udaru, neurodegeneracji lub urazu. Zhang i jego zespół widzą miejsce na dalszy rozwój technologii, między innymi poprzez rozszerzenie listy drukowanych typów komórek, aby lepiej zrozumieć ich interakcje.

„Drukowana tkanka może pomóc w rozszyfrowaniu ludzkiego mózgu” – mówi Zhang cytowany przez Science.

Beata Igielska zdrowie.pap.pl

Źródło:

https://www.science.org/content/article/3d-printer-creates-brain-tissue-acts-real-thing
 

Autorka

Beata Igielska

Beata Igielska - Dziennikarka z wieloletnim doświadczeniem w mediach ogólnopolskich, gdzie zajmowała się tematyką społeczną. Pisała publicystykę, wywiady, reportaże - za jeden z nich została nagrodzona w 2007 r. W Serwisie Zdrowie publikuje od roku 2022. Laureatka nagród dziennikarskich w kategorii medycyna. Prywatnie wielbicielka dobrej literatury, muzyki, sztuki. Jej konikiem jest teatr – ukończyła oprócz polonistyki, także teatrologię.

ZOBACZ TEKSTY AUTORKI

ZOBACZ PODOBNE

  • Fot. PAP/P. Werewka

    Kiedy wybrać się po raz pierwszy z córką do ginekologa?

    Pierwsza wizyta dziewczynki u ginekologa to duże przeżycie, ale lepiej jej nie odkładać. Jeśli nic niepokojącego się nie dzieje, to można pojawić się w gabinecie po roku od pierwszego krwawienia, nie później jednak niż do ukończenia przez młodą pacjentkę 15 lat. Przed wizytą warto porozmawiać o tym, co czeka ją w gabinecie – radzi dr n. med. Ewa Kuś, konsultant ds. ginekologii i położnictwa Grupy Luxmed.

  • Fot. PAP/P. Werewka

    Sól jodowana: jak ustrzegliśmy się poważnej choroby

    Niedobór jodu może wywołać chorobę charakteryzującą się głębokim ubytkiem możliwości intelektualnych. To właśnie on odpowiadał w dawnych czasach za występowanie na terenie Szwajcarii tzw. kretynizmu endemicznego. Polska ustrzegła się tego losu, bo w 1935 roku wprowadzono skuteczną profilaktykę - do soli kuchennej dodawany był jodek potasu.

  • fot. tanantornanutra/Adobe Stock

    Jak wygląda świat, gdy traci się wzrok?

    Pewnego dnia obudziłem się i już nic nie widziałem. Całe dzieciństwo przygotowywano mnie na ten moment, ale czy można być na to naprawdę gotowym? Największą szkołę życia dało mi morze. Ono buja każdego tak samo – opowiada Bartosz Radomski, fizjoterapeuta i przewodnik po warszawskiej Niewidzialnej Wystawie.

  • P. Werewka/PAP

    Milowy krok – przeszczep gałki ocznej

    W okulistyce mamy za sobą kolejny krok milowy – przeszczep gałki ocznej. Na razie jednak to operacja kosmetyczna, bo nie umiemy jeszcze połączyć nerwów wzrokowych, a więc przywrócić widzenia. Wszystko jednak przed nami – wyraził nadzieję prof. Edward Wylęgała, kierownik Katedry i Oddziału Klinicznego Okulistyki Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach.

NAJNOWSZE

  • Adobe Stock

    Droga mleka kobiecego od dawczyń

    Nie zawsze kobieta po urodzeniu dziecka może zapewnić dziecku swój pokarm. Dlatego stworzono Regionalny Bank Mleka Kobiecego. To bezpieczny sposób na pozyskanie tak kluczowego dla rozwoju noworodka składnika, zapewnia dr hab. n. med. i n. o zdr. Aleksandra Wesołowska, kierująca Uniwersytecką Pracownią Badań nad Mlekiem Kobiecym i Laktacją przy Regionalnym Banku Mleka Kobiecego w warszawskim Szpitalu Specjalistycznym im. Świętej Rodziny.

  • Limit na żywienie

  • Medycyna uczy się na swoich błędach

  • Późniejsze przejście menopauzy wiąże się ze zdrowszymi naczyniami krwionośnymi

  • Żelazo – toksyczne, ale niezbędne

  • Adobe

    Nie zapomnij o zielonym do zupy

    Troska o zdrowie i zbilansowaną dietę to przede wszystkim codzienne drobne wybory i nawyki – na przykład decyzja, by dorzucić garść zielonych listków do zupy lub innej potrawy. Niepozorna zielenina kryje w sobie bogactwo witamin, minerałów i innych cennych składników.

  • Nauka kontra łysienie – mecz wciąż trwa

  • Jaki sport i jak długo uprawiać w trosce o psyche