بافت مغزی تولید شده با پرینت سه بعدی دارای عملکردی مانند مغز انسان

محققان اولین بافت مغزی تولید شده با پرینت سه بعدی را که دارای عملکرد هم است، ایجاد کرده‌اند که می‌تواند مانند بافت مغز واقعی فعالیت داشته باشد.

این دستاورد قابل توجه توسط تیمی در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، به دست آمده و  ابزار جدیدی را در اختیار دانشمندان علوم اعصاب برای مطالعه ارتباط مغز قرار می‌دهد که می‌تواند به طور بالقوه منجر به راه‌های بهتری برای درمان بیماری‌هایی مانند آلزایمر و پارکینسون می‌شود.

سو چون ژانگ، عصب‌شناس و محقق ارشد، در مقاله جدیدی این تحقیق را تشریح کرده و می‌گوید: «این می‌تواند نگاه ما را به زیست‌شناسی سلول‌های بنیادی، علوم اعصاب، و آسیب‌شناسی بسیاری از اختلالات عصبی و روانی تغییر دهد.ـ

ژانگ و تیم او می‌گویند که بسیاری از آزمایشگاه‌ها باید بتوانند از روش جدید خود استفاده کنند زیرا این روش به تجهیزات چاپ زیستی خاصی نیاز ندارد. علاوه بر این، سالم نگه داشتن بافت آسان است و می‌توان آن را با میکروسکوپ و سایر تجهیزاتی که معمولاً در اکثر آزمایشگاه‌ها یافت می‌شود، مطالعه کرد.

پرینت زیستی سه بعدی، فرآیندی با هدایت کامپیوتری است که در آن لایه‌هایی از مواد، سلول‌ها و اجزای دیگر را برای ساختن ساختار‌های زنده روی هم سوار می‌شوند. این روش پتانسیل زیادی برای ایجاد بافت‌هایی دارد که تکثیر می‌شوند و در برخی موارد حتی می‌توانند جایگزین بافت واقعی می‌شوند.

ژانگ می‌گوید: «از آنجایی که می‌توانیم بافت را با طراحی چاپ کنیم، می‌توانیم یک سیستم تعریف‌شده برای بررسی نحوه عملکرد شبکه مغز انسان داشته باشیم. ما می‌توانیم به طور خاص به نحوه تعامل سلول‌های عصبی تحت شرایط خاص با یکدیگر نگاه کنیم.»

برای درک شبکه‌های مغز انسان برای مطالعه سلامت و بیماری‌ها، به یک مدل قابل اعتماد از بافت‌های عصبی زنده انسان نیاز است، زیرا مدل‌های حیوانی نمی‌توانند به طور کامل پیچیدگی مغز انسان را ارائه دهند.

اما چاپ بافت عملکردی مغز انسان چالش برانگیز است و تاکنون اکثر بافت‌های چاپ سه بعدی فاقد اتصالات مناسب بین سلول‌ها بودند. نورون‌ها باید بتوانند در عین حال که ساختار بافت را دست نخورده نگه می‌دارند بالغ شوند و سلول‌های حمایت‌کننده مانند آستروسیت‌ها برای عملکرد مناسب بافت ضروری هستند.

تلاش‌های قبلی از داربست‌های غیرقابل تخریب استفاده می‌کردند که از مهاجرت آسان سلول‌های عصبی جلوگیری می‌کردند. به جای لایه‌بندی عمودی معمول، تیم از لایه‌بندی افقی نورون‌های مشتق‌شده از «سلول‌های بنیادی پرتوان القایی استفاده کرد که در ژل «جوهر زیستی» نرم‌تری نسبت به روش‌های قبلی قرار داده شده بود.

سلول‌های بافتی چاپ شده آن‌ها می‌توانند شبکه‌های مغز مانند را در داخل و بین لایه‌ها تنها در چند هفته تشکیل دهند. نورون‌ها ارتباط برقرار می‌کنند، سیگنال می‌فرستند، از انتقال‌دهنده‌های عصبی استفاده می‌کنند، و حتی شبکه‌هایی را با سلول‌های پشتیبانی‌کننده اضافه می‌کنند.

ژانگ می‌گوید: «حتی زمانی که سلول‌های مختلف متعلق به بخش‌های مختلف مغز را چاپ کردیم، آن‌ها همچنان می‌توانستند به روشی بسیار خاص و ویژه با یکدیگر صحبت کنند.»

البته فعلا قشر مغز و جسم مخطط با این روش چاپ شده.

در بافت زیستی چاپ شده آکسون‌هایی شکل گرفت از قشر مغز به سمت جسم مخطط می‌رفتند..

دقت این روش پرینت سه بعدی، بر خلاف روش پیشینی یعنی تولید اندامک‌های مینیاتوری رشد یافته یا ارگانوئید‌های مغزی، امکان کنترل انواع و ترتیب سلول‌ها را فراهم می‌کند.

مشکل دیگر این است که نمونه اولیه نمی‌تواند جهت نورون‌های بالغ را کنترل کند و بافت چاپ شده فاقد ساختار طبیعی است که در ارگانوئید‌های مغز دیده می‌شود. اما می‌توان از آن برای بررسی مکانیسم‌های مولکولی زیربنای رشد مغز، رشد بافت، ناتوانی‌های رشدی، اختلالات عصبی و غیره استفاده کرد.

منبع: ۱پزشک

• بافت مغزی تولید شده با پرینت سه بعدی دارای عملکردی مانند مغز انسان