科學(xué)家首次用3D打印出功能性人類(lèi)腦組織

科學(xué)家首次用3D打印出功能性人類(lèi)腦組織

IT之家 2 月 7 日消息，來(lái)自威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的科研團(tuán)隊(duì)近日成功 3D 打印出功能性人類(lèi)腦組織，不僅可以像傳統(tǒng)腦組織一樣發(fā)揮其作用，而且還能正常生長(zhǎng)。

3D 打印的人類(lèi)大腦皮層紋狀體組織呈現(xiàn)單向投射。SMI321 紅色染色，表示大腦皮層軸突投射；ChrR2EYFP 綠色染色，表示紋狀體細(xì)胞；藍(lán)色為細(xì)胞核染色。

科學(xué)團(tuán)隊(duì)表示這項(xiàng) 3D 打印技術(shù)的突破，對(duì)于研究大腦，治療阿爾茨海默氏癥、帕金森氏癥等多種神經(jīng)和神經(jīng)發(fā)育疾病具有重要意義。

張素春教授（音譯，SuChun Zhang）表示：“這可能是一個(gè)非常強(qiáng)大的模型，幫助我們了解人類(lèi)腦細(xì)胞和大腦部分是如何交流的。它可以改變我們看待干細(xì)胞生物學(xué)、神經(jīng)科學(xué)以及許多神經(jīng)和精神疾病發(fā)病機(jī)制的方式?！彼峭孤行纳窠?jīng)科學(xué)和神經(jīng)病學(xué)教授。

研究團(tuán)隊(duì)沒(méi)有使用傳統(tǒng)的垂直疊層 3D 打印方式，而是使用了水平疊層方案，通過(guò)將腦細(xì)胞置于“生物墨水”凝膠中，誘導(dǎo)多能干細(xì)胞培育出的神經(jīng)元。

張教授表示：

這種組織有足夠的結(jié)構(gòu)來(lái)支撐在一起，但它足夠柔軟，可以讓神經(jīng)元相互生長(zhǎng)，并開(kāi)始相互對(duì)話。

我們打印了大腦皮層和紋狀體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)非常驚人。即使我們打印了屬于大腦不同部位的不同細(xì)胞，它們?nèi)匀荒軌蛞砸环N非常特殊和特定的方式相互對(duì)話。

該技術(shù)更重要的一點(diǎn)是，研究人員認(rèn)為這種三維打印腦組織實(shí)際上比科學(xué)家在研究大腦時(shí)已經(jīng)使用的“迷你大腦”（minibrain）模型更具優(yōu)勢(shì)。這是因?yàn)檫@種工藝允許他們?cè)谌魏螘r(shí)候制造出幾乎任何類(lèi)型的神經(jīng)元，可以隨心所欲地拼湊整個(gè)模型。

通過(guò)使用 3D 打印的腦組織，我們可以按自己的需要任意排列，對(duì)腦細(xì)胞之間溝通方式的研究變得更加容易接近和定制，而這正是科學(xué)家們幾十年來(lái)一直在努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

IT之家附上論文參考地址：https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009