Đó là một thành tựu có ý nghĩa quan trọng đối với các nhà khoa học nghiên cứu về não và nghiên cứu các phương pháp điều trị cho một loạt các rối loạn thần kinh và phát triển thần kinh, chẳng hạn như bệnh Alzheimer và bệnh Parkinson.
Một nhóm các nhà khoa học của Đại học Wisconsin-Madison đã phát triển mô não in 3D đầu tiên có thể phát triển và hoạt động giống như mô não thông thường.
Đó là một thành tựu có ý nghĩa quan trọng đối với các nhà khoa học nghiên cứu về não và nghiên cứu các phương pháp điều trị cho một loạt các rối loạn thần kinh và phát triển thần kinh, chẳng hạn như bệnh Alzheimer và bệnh Parkinson.
Su-Chun Zhang, giáo sư khoa học thần kinh và thần kinh học tại Trung tâm Waisman của UW-Madison cho biết: “Đây có thể là một mô hình cực kỳ hiệu quả để giúp chúng ta hiểu cách các tế bào não và các bộ phận của não giao tiếp với nhau ở con người”.
"Nó có thể thay đổi cách chúng ta nhìn nhận về sinh học tế bào gốc, khoa học thần kinh và cơ chế bệnh sinh của nhiều chứng rối loạn thần kinh và tâm thần."
Theo Zhang và Yuanwei Yan, một nhà khoa học trong phòng thí nghiệm của Zhang, các phương pháp in đã hạn chế sự thành công của những nỗ lực in mô não trước đây.
Nhóm đằng sau quy trình in 3D mới đã mô tả phương pháp của họ ngày hôm nay trên tạp chí Tế bào gốc .
Thay vì sử dụng phương pháp in 3D truyền thống, xếp chồng các lớp theo chiều dọc, các nhà nghiên cứu đã thực hiện theo chiều ngang.
Họ định vị các tế bào não, các tế bào thần kinh phát triển từ các tế bào gốc đa năng cảm ứng, trong một loại gel "mực sinh học" mềm hơn những nỗ lực trước đây đã sử dụng.
Zhang nói: “Mô vẫn có đủ cấu trúc để giữ lại với nhau nhưng nó đủ mềm để cho phép các tế bào thần kinh phát triển vào nhau và bắt đầu giao tiếp với nhau”.
(adv)
Các ô được đặt cạnh nhau giống như những cây bút chì đặt cạnh nhau trên mặt bàn.
Yan nói: “Mô của chúng ta tương đối mỏng và điều này giúp các tế bào thần kinh dễ dàng nhận đủ oxy và đủ chất dinh dưỡng từ môi trường phát triển”.
Các kết quả tự nói lên điều đó - nghĩa là các tế bào có thể nói chuyện với nhau.
Các tế bào được in xuyên qua môi trường để hình thành các kết nối bên trong mỗi lớp in cũng như giữa các lớp, tạo thành các mạng lưới có thể so sánh được với bộ não con người.
Các tế bào thần kinh giao tiếp, gửi tín hiệu, tương tác với nhau thông qua các chất dẫn truyền thần kinh và thậm chí hình thành mạng lưới thích hợp với các tế bào hỗ trợ được thêm vào mô in.
Zhang nói: “Chúng tôi đã in vỏ não và thể vân và những gì chúng tôi tìm thấy khá ấn tượng”.
“Ngay cả khi chúng tôi in ra các tế bào khác nhau thuộc các phần khác nhau của não, chúng vẫn có thể giao tiếp với nhau theo một cách rất đặc biệt và cụ thể.”
Kỹ thuật in mang lại độ chính xác - khả năng kiểm soát các loại và sự sắp xếp của các tế bào - không được tìm thấy trong các cơ quan não, các cơ quan thu nhỏ được sử dụng để nghiên cứu về não.
Các chất hữu cơ phát triển với ít tổ chức và kiểm soát hơn.
Zhang nói: “Phòng thí nghiệm của chúng tôi rất đặc biệt ở chỗ chúng tôi có thể tạo ra khá nhiều loại tế bào thần kinh vào bất kỳ lúc nào. Sau đó, chúng tôi có thể ghép chúng lại với nhau hầu như bất kỳ lúc nào và theo bất kỳ cách nào chúng tôi muốn”.
"Bởi vì chúng tôi có thể in mô theo thiết kế nên chúng tôi có thể có một hệ thống xác định để xem mạng lưới não người hoạt động như thế nào. Chúng tôi có thể xem xét rất cụ thể cách các tế bào thần kinh giao tiếp với nhau trong những điều kiện nhất định vì chúng tôi có thể in chính xác những gì chúng tôi có thể." muốn."
Tính đặc hiệu đó mang lại sự linh hoạt. Mô não được in ra có thể được sử dụng để nghiên cứu tín hiệu giữa các tế bào trong hội chứng Down, sự tương tác giữa mô khỏe mạnh và mô lân cận bị ảnh hưởng bởi bệnh Alzheimer, thử nghiệm các loại thuốc mới hoặc thậm chí theo dõi sự phát triển của não.
"Trước đây, chúng ta thường xem xét từng thứ một, điều đó có nghĩa là chúng ta thường bỏ lỡ một số thành phần quan trọng. Bộ não của chúng ta hoạt động theo mạng lưới. Chúng tôi muốn in mô não theo cách này vì các tế bào không tự vận hành. Chúng giao tiếp với lẫn nhau. Đây là cách bộ não của chúng ta hoạt động và nó phải được nghiên cứu cùng nhau như thế này để thực sự hiểu được nó", Zhang nói.
"Mô não của chúng tôi có thể được sử dụng để nghiên cứu hầu hết mọi khía cạnh chính mà nhiều người tại Trung tâm Waisman đang nghiên cứu. Nó có thể được sử dụng để xem xét các cơ chế phân tử làm cơ sở cho sự phát triển não bộ, sự phát triển của con người, khuyết tật phát triển, rối loạn thoái hóa thần kinh, v.v. ."
Kỹ thuật in mới cũng có thể được áp dụng cho nhiều phòng thí nghiệm.
Nó không yêu cầu thiết bị in sinh học đặc biệt hoặc phương pháp nuôi cấy để giữ cho mô khỏe mạnh và có thể được nghiên cứu chuyên sâu bằng kính hiển vi, kỹ thuật hình ảnh tiêu chuẩn và điện cực đã phổ biến trong lĩnh vực này.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu muốn khám phá tiềm năng của chuyên môn hóa, cải tiến hơn nữa mực sinh học và tinh chỉnh thiết bị của họ để cho phép định hướng cụ thể các tế bào trong mô in của họ.
Yan nói: “Hiện tại, máy in của chúng tôi là loại máy in để bàn được thương mại hóa.
“Chúng tôi có thể thực hiện một số cải tiến chuyên biệt để giúp chúng tôi in các loại mô não cụ thể theo yêu cầu.”
Nguồn Đại học Wisconsin-Madison
