Группа ученых из Университета Висконсин-Мэдисон разработала первую напечатанную ткань мозга, которая может расти и функционировать как настоящая.
Вместо того, чтобы использовать традиционный метод 3D печати, укладывая слои вертикально, ребята пошли по горизонтали. Они поместили клетки мозга - нейроны, выращенные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, - в более мягкий гель "био-чернила", чем применялся в предыдущих попытках.
"Наша ткань остается относительно тонкой. Это позволяет нейронам легко получать достаточное количество кислорода и питательных веществ из среды роста".
Результаты говорят сами за себя - напечатанные клетки проникают сквозь среду и образуют связи внутри каждого слоя, а также между ними, формируя ткань, сравнимую с человеческим мозгом. Нейроны общаются, посылают сигналы, взаимодействуют друг с другом через нейротрансмиттеры и даже образуют соответствующие сети с помощью вспомогательных клеток, которые были добавлены в напечатанную ткань.
"Мы напечатали кору головного мозга и стриатум. То, что мы обнаружили, было просто поразительно", - говорит доктор Чжан. "Даже когда мы создали разные клетки, принадлежащие к разным частям мозга, они все равно могли общаться друг с другом совершенно особым и специфическим образом".
Техника печати обеспечивает точность и контроль над типами и расположением клеток, которой нет в органоидах - миниатюрных органах, используемых для изучения мозга. Напечатанная ткань может быть использована для изучения сигналов между клетками при синдроме Дауна, взаимодействия между здоровыми тканями и соседними, пораженными болезнью Альцгеймера, для тестирования новых лекарств или даже для наблюдения за ростом мозга.
Авторы признали, что новая модель все еще имеет недостатки. Например, мягкость геля означает, что с ним нельзя напечатать несколько слоев за один раз, потому что они разрушатся, если не дать гелю застыть. Это замедляет процесс печати. Отдельные слои также ограничены по толщине из-за потребности клеток в питательных веществах, что ограничивает общий размер ткани.
«Это всего лишь модель, а не настоящий мозг», — сказал Чжан. Тем не менее, по его словам, команда работает над устранением потенциальных ловушек и совершенствованием технологии в будущем.