3D tištěná mozková tkáň, která roste. Kredit: Yan et al. (2024), Cell Stem Cell/UW-Madison.

Laboratorní lidské tkáně a organoidy jsou velmi užitečné pro výzkum i pro praktické využití v medicíně, od testování nových léků a léčebných postupů až po léčbu šitou na míru konkrétním pacientům. S některými orgány je to ale obtížnější než s jinými. Nikoliv nečekaně je pro tkáňové inženýry výzvou především mozek. Je nutné zajistit propojení neuronů a mozková tkáň jako taková potřebuje komplexní a přitom křehkou architekturu.

Su-Chun Zhang. Kredit: UW-Madison.

Su-Chun Zhang z University of Wisconsin–Madison (UW-Madison) a jeho kolegové to nedávno zvládli. Vyvinuli nový postup pro 3D tisk mozkové tkáně, která roste jako živá a funguje jako opravdová mozková tkáň. V takto vytištěné tkáni dojde v průběhu týdnů k funkčnímu propojení neuronů.

Jak si pochvaluje Zhang, takový laboratorní mozek by mohl být úspěšným modelem pro výzkum mozkových buněk a jejich komunikace, která hraje ve fungování mozkové tkáně stěžejní roli. Podle Zhanga by to mohlo posunout biologii neurálních kmenových buněk, poznání vývoje mozku i pochopení patologie u řady neurologických a psychiatrických poruch. 3D tištěnou mozkovou tkáň bude možné použít k výzkumu Downova syndromu nebo třeba Alzheimera.

Logo. Kredit: UW-Madison.

Badatelé vytvořili vrstvenou neurální tkáň, ve které neurální kmenové buňky dozrají do „dospělých“ buněk a vytvářejí propojení, tedy synapse, v rámci vrstev i napříč vrstvami. Pokud jde o matrici, která udržuje potřebný tvar 3D tištěné tkáně, Zhang a spol. zvolili jako bioinkoust hydrogel z fibrinogenu a trombinu, tedy proteinů, které se podílejí na srážení krve.

Takový materiál je biokompatibilní s neurálními buňkami. Samotný fibrinový gel je ale tak viskózní, že by ho prakticky nebylo možné tisknout. Proto ho smíchali s hydrogelem založeným na kyselině hyaluronové. V této směsi ve zdraví přežije velký počet neurálních kmenových buněk, které následně vytvoří mozkovou tkáň.

Vědci podotýkají, že tento přístup nabízí větší přesnost, pokud jde o umístění jednotlivých typů buněk a jejich uspořádání ve výsledné tkáni, než dnes již klasické mozkové organoidy anebo dřívější typy 3D tištěných mozkových tkání. Podstatnou výhodou je i to, že uvedená metoda 3D tisku mozkové tkáně nevyžaduje ultraspeciální vybavení či postupy pěstování buněk a je tím pádem přístupná pro velký počet laboratoří.

Video: Reconstruction of Neural Circuit by Human Neurons with Su-Chun Zhang - Breaking News in Stem Cells

Literatura

New Atlas 4. 2. 2024.

Cell Stem Cell online 1. 2. 2024.