3D打印人脑细胞，未来可直接移植大脑，厉害了我的澳洲科学家

daiwei920

澳大利亚的科学家利用3D打印机制造出了在大脑中发现的神经细胞，使用的是一种由干细胞制成的特殊生物墨水。

   


这项研究使我们更进一步的从患者的皮肤或血细胞中提取替代的脑组织，以帮助治疗诸如脑损伤、帕金森病、癫痫和精神分裂症等疾病。


生物墨水是由人类诱导性多功能干细胞(iPSC)制造的，它与胚胎干细胞具有同样的能力，可以转化为身体中的任何细胞，并可能形成新的身体组织甚至是整个器官来替代原先的。


领导这项研究的Jeremy Crook说，从一个人自己的身体组织中复制大脑组织，这对移植来说是更好的。


来自卧龙岗大学和电子材料科学研究中心的Dr Crook说，“这就避免产生免疫排斥的问题，免疫排斥在器官移植中是很常见的” 。


纠正化学失衡

   


Crook博士说，许多神经精神障碍是由一种叫做神经递质的化学物质的不平衡造成的，这些神经细胞是由大脑中的特定神经细胞产生的。


例如，他说，有缺陷的血清素和GABA生成的神经细胞与精神分裂症和癫痫有关，而有缺陷的多巴胺产生细胞与帕金森症有关。


他们在Advanced Healthcare Material杂志上报道说，这个团队使用3D打印技术制造出了制造GABA和血清素的神经细胞，以及支持神经胶质的细胞。


在未来，他们计划打印产生多巴胺的神经细胞。


Crook博士说:“我们可能想要制造出一种组织细胞，它能专门产生一种神经递质，用于移植到帕金森氏症患者的大脑中。”


“这是完全可以实现的。”


为了制造神经细胞，Crook博士和他的同事们利用他们的生物墨水打印出了一种孵出的图案，制造出一个5毫米大小的立方体。


然后，他们把立方体“交叉”成一种果冻状的物质。


生长因子和营养物质随后被送入这个海绵状的“支架”，鼓励干细胞生长并转化为神经元，并支持细胞，连接起来形成组织。


废物也通过脚手架上的孔被移除。


Crook博士说，一旦扩大，就需要血管，但从理论上说，小型移植可以利用目前的组织。


这些手段令人印象深刻但风险太大。


来自日本富山大学的组织细胞工程师Makoto Nakamura说，这项研究“非常令人印象深刻”。


Nakamura教授说:“这篇文章指出了3D生物打印技术的可行性。”他最近在组织工程杂志上发表了一篇关于3D生物打印的文章。


但他表示，这项技术也存在风险。


使用iPSCs的一个挑战是，就像胚胎干细胞一样，它们有可能发展成畸胎瘤——令人不安的肿瘤，它含有多种类型的组织类型（比如在脑组织中生长出脚趾甲，或者卵巢组织中生长出牙齿）。


根据Nakamura教授的说法，确保所有的干细胞在最终移植的材料中转化为神经细胞是很重要的。


他说:“如果只有一种不成熟的干细胞污染了组织，就会产生不理想的组织。”


Crook博士说，该团队目前正在进行动物实验，以测试是否会从3D打印神经细胞中发展出来不良的组织。


3D大脑?

   


虽然这是3D打印整个器官的第一步，但Crook博士说，一个完整的大脑将是一个更复杂的任务。


“这是一个完全不同的规模。我们打印的组织是一致的，而不是像大脑一样由不同的区域组成。” Crook博士说。


尽管如此，研究人员正朝着这个目标迈进。


除了提供定制的移植外，3D打印组织还可以用于医学研究。


例如，一个患有癫痫或精神分裂症的病人的组织可以被创造出来，专门用于研究他们的特殊情况。


Crook博士说:“你可以比较一下神经网络的形成方式与健康人的是不同的。”


此外，该组织还可用于筛选有效药物或电刺激疗法。






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