Оксфордские ученые придумали 3D-печатные «заплатки» для мозга

В своем исследовании ученые Оксфордского университета описывают методику 3D-печати двухслойных образцов живой ткани с использованием нервных клеток. В ходе опытов по вживлению образцов в срезы головного мозга мышей получены многообещающие результаты.

Повреждения коры головного мозга в результате травм или заболеваний вызывают нарушения когнитивных и моторных функций — трудности с координацией движений, мышлением и речью. Около семидесяти миллионов человек в год получают черепно-мозговые травмы, в пяти миллионах случаев повреждения носят серьезный характер или даже приводят к смерти. Эффективных методов лечения серьезных мозговых травм на сегодняшний день не существует.

Решение может дать регенеративная медицина, где пациенты получают органические имплантаты — искусственно выращиваемые живые ткани, получаемые из собственных стволовых клеток пациентов. В случае с тканями мозга необходимо еще и добиться правильной структуры, чтобы клетки могли взаимодействовать, как в естественных нервных системах.

В опытах «заплатки» изготавливались из человеческих плюрипотентных стволовых клеток — эмбриональных клеток, способных после дифференциации формировать любые ткани. Образцы клеточного материала можно брать у пациентов, тем самым минимизируя риск отторжения готовых имплантатов.

Визуализация 3D-печатного образца в срезе мышиного головного мозга. Имплантированная ткань выделена красными и голубыми флуоресцентными маркерами

С помощью специфических факторов роста стволовые клетки дифференцировали в нейробласты (зародышевые нервные клетки) для построения внутреннего и внешнего слоя коры, а полученные образцы после созревания имплантировали в срезы настоящего головного мозга, правда мышиного. Наблюдения выявили миграцию нейронов из имплантата в донорскую ткань и обратно, а также схожую электрическую активность, что говорит как о структурной, так и функциональной интеграции. Другими словами, донорская и имплантированная ткань «подключились» друг к другу и сформировали единую нейронную сеть.

На следующих этапах ученые планируют усовершенствовать методику в сторону более точного воспроизведения многослойной структуры коры головного мозга. Подобные имплантаты могут найти применение в нейрохирургии, исследованиях нервных систем и заболеваний, а также фармацевтических исследованиях для оценки эффективности перспективных лекарственных препаратов без рисков, ассоциируемых с проведением экспериментов на людях.

Доклад научной команды опубликован в журнале Nature Communications. На днях стало известно о результатах исследований в аналогичном направлении ученых австралийского Университета Монаша.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.