ウィスコンシン大学マディソン校によると科学者チームが、典型的な脳組織と同様に成長し機能する初の3Dプリント脳組織を開発した。これは、脳を研究し、アルツハイマー病などの広範な神経障害および神経発達障害の治療に取り組んでいる科学者にとって重要な意味を持つ重要な成果である。そしてパーキンソン病。
ウィスコンシン大学マディソン校ワイズマンセンターの神経科学・神経学教授スーチュン・チャン氏は、「これは、人間の脳細胞や脳の一部がどのようにコミュニケーションするかを理解するのに役立つ非常に強力なモデルになる可能性がある」と述べた。 「それは幹細胞生物学、神経科学、そして多くの神経疾患や精神疾患の病因に対する私たちの見方を変える可能性があります。」
Zhang 氏と Zhang 氏の研究室の科学者 Yuanwei Yan 氏によると、これまでの印刷方法により、脳組織を印刷するこれまでの試みの成功は限られていたという。 新しい 3D プリンティングプロセスを支援するグループは、人工多能性幹細胞から成長した脳細胞であるニューロンを柔らかいバイオインクゲルに配置します。 Cell Stem Cell誌で彼らの方法を説明しました。
「この組織はまだ結合するのに十分な構造を持っていますが、ニューロンが互いに成長し、相互に会話を始めることができるほど十分に柔らかいです」とZhang氏は述べた。 セルは、机の上に鉛筆を並べて置くように、並べて配置されます。 「私たちの組織は比較的薄いままであり、そのためニューロンが成長培地から十分な酸素と十分な栄養素を容易に得ることができます」とヤン氏は語った。
印刷された細胞は媒体を介して到達し、各印刷層内および層間で接続を形成し、人間の脳に匹敵するネットワークを形成します。つまり、基本的に細胞は相互に通信します。 ニューロンは通信し、信号を送り、神経伝達物質を介して相互作用し、さらには印刷された組織に追加された支持細胞と適切なネットワークを形成します。
「大脳皮質と線条体をプリントしたところ、非常に衝撃的なことが分かりました」とチャン氏は語った。 「脳のさまざまな部分に属するさまざまな細胞をプリントしたときでも、それらは非常に特殊かつ具体的な方法で相互に会話することができました。」
張蘇春写真：アンディ・マニス
印刷技術は、脳オルガノイド（脳の研究に使用される小型器官）には見られない、細胞の種類と配置の制御という精度を提供します。 オルガノイドは、組織化と制御が少なくても成長します。
「私たちの研究室は、ほぼあらゆる種類のニューロンをいつでも生成できるという点で非常に特殊です。 そうすれば、ほぼいつでも、好きな方法でそれらを組み合わせることができます」と Zhang 氏は言いました。 「設計どおりに組織を印刷できるため、人間の脳のネットワークがどのように機能するかを調べるための定義されたシステムを持つことができます。 望むものを正確に印刷できるため、特定の条件下で神経細胞がどのように相互に通信するかを非常に具体的に調べることができます。」
この特異性により柔軟性がもたらされ、3D プリントされた脳組織は、ダウン症候群の細胞間のシグナル伝達、健康な組織とアルツハイマー病の影響を受けた隣接組織間の相互作用の研究、新薬候補のテスト、さらには脳の成長の観察にも使用できる可能性があります。
「これまで、私たちは一度に 1 つのことを確認することが多かったので、重要なコンポーネントを見逃すことがよくありました。 私たちの脳はネットワーク内で動作します。 細胞はそれ自体では機能しないため、この方法で脳組織をプリントしたいと考えています。 彼らはお互いに話します。 これが私たちの脳の仕組みであり、それを本当に理解するには、このようにまとめて研究する必要があります」と張氏は語った。 「私たちの脳組織は、ワイズマンセンターの多くの人々が取り組んでいることのほぼすべての主要な側面を研究するために使用できる可能性があります。 これは、脳の発達、人間の発達、発達障害、神経変性障害などの根底にある分子メカニズムを調べるために使用できます。」
また、新しいプリンティング技術は、組織を健康に保つための特別なバイオプリンティング機器や培養方法を必要としないため、比較的利用しやすく、顕微鏡、標準的なイメージング技術、およびこの分野ですでに一般的となっている電極を使用して詳細に研究することができます。
ウィスコンシン大学マディソン校の研究者は、バイオインクをさらに改良し、印刷された組織内の細胞を特定の方向に向けることができるように装置を改良することで、専門化の可能性を探求したいと考えています。 「現時点では、当社のプリンタはベンチトップ型の商品化されたものです」とヤン氏は言います。 「特定の種類の脳組織をオンデマンドで印刷できるように、いくつかの特殊な改良を加えることができます。」
この研究は、NIH-NINDS (NS096282、NS076352、NS086604)、NICHD (HD106197、HD090256)、シンガポール国立医学研究評議会 (MOH-000212、MOH-000207)、シンガポール教育省 (MOE2018-) の一部によって支援されました。 T2-2-103)、パーキンソン病全体にわたる科学の調整 (ASAP-000301)、Bleser Family Foundation、および Busta Foundation。
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2024-02-03 17:32:34