მეცნიერებმა შეიმუშავეს 3D ბიობეჭდვის პლატფორმა, რომელიც აწყობს ფუნქციურს ადამიანის ნერვული ქსოვილები. დაბეჭდილი ქსოვილების წინამორბედი უჯრედები იზრდებიან, რომ ქმნიან ნერვულ სქემებს და ამყარებენ ფუნქციურ კავშირებს სხვა ნეირონებთან, რითაც იმიტირებენ ბუნებრივ თავის ტვინის ქსოვილები. ეს არის მნიშვნელოვანი პროგრესი ნერვული ქსოვილის ინჟინერიაში და 3D ბიოპრინტინგის ტექნოლოგიაში. ასეთი ბიოპრინტირებული ნერვული ქსოვილები შეიძლება გამოყენებულ იქნას მოდელირებაში ადამიანის ნერვული ქსელების დარღვევით გამოწვეული დაავადებები (როგორიცაა ალცჰეიმერი, პარკინსონი და ა.შ.). ტვინის დაავადების ნებისმიერი გამოკვლევა მოითხოვს იმის გაგებას, თუ როგორ ადამიანის ფუნქციონირებს ნერვული ქსელები.
3D ბიობეჭდვა არის დანამატის პროცესი, როდესაც შესაფერისი ბუნებრივი ან სინთეზური ბიომასალა (ბიოინკი) შერეულია ცოცხალ უჯრედებთან და იბეჭდება, ფენა-ფენა, ბუნებრივი ქსოვილის მსგავს სამგანზომილებიან სტრუქტურებში. უჯრედები იზრდება ბიოინკში და სტრუქტურები ვითარდება ბუნებრივი ქსოვილის ან ორგანოს მიბაძვით. ამ ტექნოლოგიამ იპოვა აპლიკაციები რეკუპერაციულ მედიცინა უჯრედების, ქსოვილებისა და ორგანოების ბიობეჭდვისთვის და კვლევაში, როგორც შესასწავლი მოდელი ადამიანის სხეულის vitroკერძოდ ადამიანის ნერვული სისტემა.
შესწავლა ადამიანის ნერვულ სისტემას აქვს შეზღუდვები პირველადი ნიმუშების მიუწვდომლობის გამო. ცხოველთა მოდელები სასარგებლოა, მაგრამ განიცდიან სახეობების სპეციფიკურ განსხვავებებს, აქედან გამომდინარე, აუცილებელია vitro მოდელები ადამიანის ნერვული სისტემის გამოსაკვლევად, თუ როგორ ადამიანის ნერვული ქსელები მოქმედებენ ნერვული ქსელების გაუფასურებით გამოწვეული დაავადებების სამკურნალოდ.
ადამიანის ნერვული ქსოვილები წარსულში 3D ბეჭდვითი იყო ღეროვანი უჯრედების გამოყენებით, თუმცა მათ არ ჰქონდათ ნერვული ქსელის ფორმირება. დაბეჭდილ ქსოვილს რამდენიმე მიზეზის გამო უჯრედებს შორის კავშირი არ ჰქონდა. ეს ხარვეზები ახლა დაძლეულია.
ბოლო კვლევაში, მკვლევარები აირჩია ფიბრინის ჰიდროგელი (შედგება ფიბრინოგენისა და თრომბინისგან), როგორც ძირითადი ბიოინლაკი და დაგეგმეს ფენოვანი სტრუქტურის დაბეჭდვა, რომელშიც წინამორბედი უჯრედები შეიძლება გაიზარდონ და წარმოქმნან სინაფსები ფენებში და ფენებში, მაგრამ მათ შეცვალეს ფენების დაწყობა ბეჭდვის დროს. ფენების ვერტიკალურად დაწყობის ტრადიციული ხერხის ნაცვლად, მათ აირჩიეს ფენების დაბეჭდვა მეორის გვერდით ჰორიზონტალურად. როგორც ჩანს, ამან გამოიწვია განსხვავება. აღმოჩნდა, რომ მათი 3D ბიობეჭდვის პლატფორმა ფუნქციონირებს აწყობს ადამიანის ნერვული ქსოვილი. გაუმჯობესება სხვა არსებულ პლატფორმებთან შედარებით ადამიანის ამ პლატფორმის მიერ დაბეჭდილი ნერვული ქსოვილი ქმნიდა ნერვულ ქსელებს და ფუნქციურ კავშირებს სხვა ნეირონებთან და გლიურ უჯრედებთან ფენებს შიგნით და მათ შორის. ეს პირველი ასეთი შემთხვევაა და მნიშვნელოვანი წინგადადგმული ნაბიჯია ნერვული ქსოვილის ინჟინერიაში. ამაღელვებლად ჟღერს ნერვული ქსოვილის ლაბორატორიული სინთეზი, რომელიც ასახავს თავის ტვინის ფუნქციას. ეს პროგრესი, რა თქმა უნდა, დაეხმარება მკვლევარებს მოდელირებაში ადამიანის ტვინის დაავადებები, რომლებიც გამოწვეულია ნერვული ქსელის დარღვევით, რათა უკეთ გავიგოთ შესაძლო მკურნალობის მექანიზმი.
***
წყაროები:
- კადენა მ., et al 2020. ნერვული ქსოვილების 3D ბიობეჭდვა. Advanced Healthcare Materials Volume 10, Issue 15 2001600. DOI: https://doi.org/10.1002/adhm.202001600
- იან ი., et al 2024. 3D bioprinting of ადამიანის ნერვული ქსოვილები ფუნქციური კავშირით. უჯრედის ღეროვანი უჯრედების ტექნოლოგია| ტომი 31, გამოცემა 2, P260-274.E7, 01 წლის 2024 თებერვალი. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009
***
