Wetenschappers hebben een 3D-bioprintplatform ontwikkeld waarmee functioneel menselijk zenuwweefsel kan worden samengesteld. De stamcellen in het geprinte weefsel groeien uit tot neurale circuits en maken functionele verbindingen met andere neuronen, waardoor natuurlijk hersenweefsel wordt nagebootst . Dit is een belangrijke vooruitgang in de weefseltechnologie voor zenuwweefsel en in de 3D-bioprinttechnologie. Dergelijk biogeprint zenuwweefsel kan worden gebruikt voor het modelleren van menselijke ziekten (zoals Alzheimer, Parkinson, enz.) die worden veroorzaakt door een verstoring van neurale netwerken. Elk onderzoek naar hersenziekten vereist inzicht in de werking van menselijke neurale netwerken.
3D-bioprinting is een additief proces waarbij geschikt natuurlijk of synthetisch biomateriaal (bio-inkt) wordt gemengd met levende cellen en laag voor laag wordt geprint in driedimensionale structuren die op natuurlijk weefsel lijken. De cellen groeien in de bio-inkt en de structuren ontwikkelen zich tot structuren die natuurlijk weefsel of organen nabootsen. Deze technologie heeft toepassingen gevonden in de regeneratieve geneeskunde voor het bioprinten van cellen, weefsels en organen, en in onderzoek als model om het menselijk lichaam in vitro te bestuderen , met name het menselijk zenuwstelsel.
Het onderzoek naar het menselijk zenuwstelsel wordt beperkt door het gebrek aan primaire monsters. Dierlijke modellen zijn nuttig, maar vertonen soortspecifieke verschillen. Daarom is het essentieel om in vitro- modellen van het menselijk zenuwstelsel te ontwikkelen om te onderzoeken hoe de menselijke neurale netwerken functioneren, met als doel behandelingen te vinden voor ziekten die worden toegeschreven aan een verstoring van deze neurale netwerken.
In het verleden zijn er al 3D-geprinte menselijke zenuwweefsels gemaakt met behulp van stamcellen, maar deze vertoonden geen neurale netwerkvorming. Het geprinte weefsel bleek om verschillende redenen geen verbindingen tussen de cellen te hebben gevormd. Deze tekortkomingen zijn nu verholpen.
In een recent onderzoek kozen onderzoekers fibrinehydrogel (bestaande uit fibrinogeen en trombine) als basisbio-inkt en waren ze van plan een gelaagde structuur te printen waarin stamcellen konden groeien en synapsen konden vormen binnen en tussen de lagen. Ze veranderden echter de manier waarop de lagen tijdens het printen werden gestapeld. In plaats van de traditionele verticale stapeling, kozen ze ervoor om de lagen horizontaal naast elkaar te printen. Dit bleek het verschil te maken. Hun 3D-bioprintplatform bleek functioneel menselijk zenuwweefsel te kunnen produceren. In tegenstelling tot andere bestaande platforms vormde het met dit platform geprinte menselijke zenuwweefsel neurale netwerken en functionele verbindingen met andere neuronen en gliacellen binnen en tussen de lagen. Dit is een primeur en een belangrijke stap voorwaarts in de ontwikkeling van zenuwweefsel. De laboratoriumsynthese van zenuwweefsel dat de hersenfunctie nabootst, klinkt veelbelovend. Deze vooruitgang zal onderzoekers zeker helpen bij het modelleren van menselijke hersenziekten die worden veroorzaakt door een verstoord neuraal netwerk, om zo het mechanisme beter te begrijpen en een mogelijke behandeling te vinden.
***
Referenties:
- Cadena M., c.s. 2020. 3D-bioprinten van neurale weefsels. Advanced Healthcare Materials Volume 10, uitgave 15 2001600. DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.202001600
- Yan Y., c.s. 2024. 3D-bioprinten van menselijk neurale weefsels met functionele connectiviteit. Celstamceltechnologie| Deel 31, nummer 2, P260-274.E7, 01 februari 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009
***
 caused due to impairment of neural networks. Any investigation of disease of brain requires understanding how the human neural networks operate.){kind=link}