Cercetătorii au realizat țesut cerebral uman funcțional tridimensional

Cercetătorii de la Universitatea din Wisconsin-Madison au dezvoltat o tehnologie inovatoare pentru imprimarea 3D a țesuturilor neuronale umane cu conectivitate funcțională, folosind celule derivate din celule stem pluripotente umane. Prin imprimarea stratificată orizontală, spre deosebire de abordarea tradițională verticală, au reușit să creeze țesuturi neuronale în care celulele neuronale și gliale formează conexiuni funcționale atât în interiorul, cât și între straturile de țesut. Această metodă permite o distribuție precisă a diferitelor tipuri de celule neuronale și gliale, menținând în același timp structura țesutului și promovând maturarea și sinaptogeneza neuronilor.
Materialul biologic folosit pentru imprimare, denumit bioink, este esențial pentru supraviețuirea celulelor imprimate, creșterea neuritelor și formarea sinapselor. Alegerea fibrinei ca bioink, combinată cu acidul hialuronic, a oferit un mediu compatibil pentru dezvoltarea neuronală și interacțiunile neuron-glie. Timpul de gelificare și concentrația componentelor bioink-ului au fost optimizate pentru a susține viabilitatea și funcționalitatea celulelor neuronale și gliale.

Această platformă de imprimare 3D permite incorporarea diferitelor subtipuri neuronale, cum ar fi neuronii glutamatergici și interneuronii GABAergici, în proporții definite, facilitând studiul interacțiunilor sinaptice și a rețelelor neuronale funcționale. De asemenea, include astrociți care se maturizează și interacționează funcțional cu neuronii, contribuind la formarea și reglarea rețelelor neuronale.

O caracteristică importantă a acestei tehnologii este capacitatea de a modela conexiuni funcționale între straturi de țesuturi neuronale diferite, cum ar fi țesutul cortical și striatal, reflectând specificitatea conexiunilor neuronale din creierul uman. Acest aspect este demonstrat prin proiecția axonală direcțională de la neuronii corticali către neuronii striatali și prin răspunsurile sinaptice funcționale observate la stimularea neuronilor corticali.

Platforma oferă, de asemenea, un model valoros pentru studiul proceselor patologice în țesuturile neuronale umane, cum ar fi boala Alexander, permițând examinarea interacțiunilor dintre neuronii afectați și astrociții patologici. Aceasta demonstrează potențialul tehnologiei de imprimare 3D în modelarea și înțelegerea bolilor neurodegenerative și a interacțiunilor neuron-glie sub condiții patologice.

În concluzie, imprimarea 3D a țesuturilor neuronale umane cu conectivitate funcțională reprezintă un avans semnificativ în neuroștiință, oferind un model complex și controlat pentru studiul rețelelor neuronale umane și interacțiunilor celulare sub condiții fiziologice și patologice. Această tehnologie promite să faciliteze cercetarea în domeniul bolilor neurologice și dezvoltarea de noi strategii terapeutice.

sursa: Science Daily
foto: Su-Chun Zhang, Photo by Andy Manis