С помощью 3D-принтера исследователям из Уппсальского университета удалось создать модель, напоминающую нервную ткань человека. Образец, который можно вырастить из собственных клеток пациента, позволяет тестировать новые лекарственные препараты в лабораторных условиях.
Двигательные нейроны — это нервные клетки, которые управляют нашими мышцами, посылая сигналы из головного и спинного мозга в тело. При таких заболеваниях, как боковой амиотрофический склероз (БАС), эти клетки разрушаются, что приводит к мышечной слабости и параличу. В среднем ожидаемая продолжительность жизни после постановки диагноза составляет около 4 лет, поскольку способность пациента двигаться и дышать постепенно ухудшается. Лекарства от этого заболевания пока не существует, но некоторые препараты могут замедлить его прогрессирование.
В новом исследовании, опубликованном в International Journal of Bioprinting, учёные показали, что теперь можно использовать 3D-принтеры для создания моделей, называемых органоидами, которые напоминают нервную ткань человека. Органоиды двигательных нейронов можно использовать в исследованиях или, например, для тестирования новых лекарств.
«Двигательные нейроны находятся в середине спинного мозга, поэтому невозможно тестировать методы лечения непосредственно на пациентах, страдающих нейродегенеративными заболеваниями, такими как БАС. Наш метод позволяет создавать органоиды двигательных нейронов непосредственно из клеток кожи пациента, из которых мы можем вырастить органоиды спинного мозга, которые можно использовать для тестирования новых методов лечения», — говорит Елена Козлова, ведущий автор работы.
В текущем исследовании учёные использовали стволовые клетки человека, полученные из кожи и запрограммированные на превращение в предшественников двигательных нейронов — тип незрелых нервных клеток, которые впоследствии могут развиться в зрелые двигательные нейроны. Клетки смешивали с мягким желатином, а затем слой за слоем печатали на 3D-принтере, создавая ткань и её структуру. Такое трёхмерное распределение клеток в биочернилах улучшало их выживаемость и рост нервных волокон.
В предыдущих экспериментах аксоны были только на поверхности, но теперь исследователям удалось заставить их расти и внутри биоматрицы. Решением этой проблемы стало использование более мягкого материала для 3D-печати (биочернил), который сохраняет свою форму, но при этом позволяет аксонам прорастать в материале. Чтобы помочь клеткам созреть и развиться, ученые использовали мелкие частицы с пористой структурой — мезопористые частицы диоксида кремния, — которые были насыщены факторами роста и добавлены в биочернила.
«Для исследований и тестирования лекарств важно иметь возможность воспроизводимым способом печатать большое количество органоидов. Наш метод также позволяет включать в состав другие типы нервных клеток, в том числе глиальные клетки, что способствовует созданию более полных моделей спинного мозга», — говорит Елена Козлова.
