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第一个3D打印的功能性人脑组织

 生科人李想

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人类大脑由特化的神经元和胶质细胞的整合构成,它们精确地连接成网络。了解人类神经网络的运作方式对于探究大脑的健康和疾病至关重要。由于动物和人类之间在神经元组成、突触整合、星形细胞复杂性和神经网络等方面存在差异,动物模型无法准确再现人类大脑的高阶信息处理。因此,需要一种可靠的活体人类神经组织模型,以便进行人类大脑的功能网络评估。

人多能干细胞(hPSC),包括诱导多能干细胞(iPSC)和人类胚胎干细胞(hESC),已经被成功用于构建具有3D细胞结构的人类神经组织(人类大脑类器官)。

3D生物打印代表了一种更精确控制和定义的技术,通过将活细胞和水凝胶空间沉积到生物复杂的细胞结构中来制造人类神经组织。然而,由于软性生物材料无法支撑复杂的3D结构,硬凝胶无法实现功能,打印像大脑结构这样的软组织仍然存在困难。

2024年2月1日,威斯康星大学麦迪逊分校张素春团队在 Cell Stem Cell 期刊发表了题为:3D bioprinting of human neural tissues with functional connectivity 的研究论文。

该研究开发出了第一个3D打印的功能性人脑组织,它可以像典型的人脑组织一样生长和发挥作用。这对于研究大脑和治疗广泛的神经系统和神经发育障碍(例如阿尔茨海默病和帕金森病)来说具有重要意义。

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回复生科人李想:这不仅有助于更好地理解神经和神经发育障碍,还为药物测试和开发提供了新的途径。
回复生科人李想:通过创建具有与天然脑组织类似结构和功能的人工组织,科学家们能够在受控环境中研究大脑的功能和疾病
回复生科人李想:利用患者自身的细胞来打印组织,可以避免免疫排斥的风险,并可能为诸如帕金森氏症或阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病提供新的治疗方法。
回复生科人李想:这种方法提供了精确度,允许控制细胞类型和排列。这种特征在大脑类器官中是不存在的,类器官是为大脑研究而创建的微型实验室培养器官。

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