威斯康星大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出具有功能性連接的人類神經(jīng)組織的3D生物打印

來源： 巢內(nèi)神經(jīng)學(xué)界

威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出了首個(gè)能夠生長和發(fā)揮作用的3D打印腦組織。這一突破對(duì)于神經(jīng)科學(xué)家研究大腦并治療神經(jīng)系統(tǒng)和神經(jīng)發(fā)育障礙，如阿爾茨海默病和帕金森病，具有重要意義。

該團(tuán)隊(duì)采用了一種與傳統(tǒng)方法不同的3D打印技術(shù)，即水平堆疊而非垂直堆疊。他們將腦細(xì)胞（即誘導(dǎo)多能干細(xì)胞生長的神經(jīng)元）放置在更柔軟的生物墨水凝膠中，這使得細(xì)胞能夠相互交流。通過這種方法，打印的細(xì)胞在每個(gè)打印層內(nèi)部和跨層之間形成了連接，構(gòu)建了與人腦相當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)元通過神經(jīng)遞質(zhì)進(jìn)行通信、發(fā)送信號(hào)、相互作用，甚至與添加到打印組織中的支持細(xì)胞形成適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)。

這項(xiàng)技術(shù)提供了對(duì)細(xì)胞類型和排列的精確控制，這是用于研究大腦的微型器官所沒有的。相比之下，類器官的生長需要更少的組織和控制。這種特殊性使得打印的腦組織可以用于研究各種疾病的信號(hào)傳導(dǎo)、健康組織與受影響組織之間的相互作用、測(cè)試新的候選藥物，甚至觀察大腦的生長。

新的3D打印技術(shù)為研究人員提供了精確的工具，可以更深入地探索人類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能，模擬疾病過程，并作為藥物測(cè)試的平臺(tái)。然而，研究人員仍然希望進(jìn)一步探索這項(xiàng)技術(shù)的專業(yè)化潛力，改進(jìn)他們的生物墨水和設(shè)備，以提高其專業(yè)化程度，并使其更易于在實(shí)驗(yàn)室中使用。

Journal Reference:
Yuanwei Yan, Xueyan Li, Yu Gao, Sakthikumar Mathivanan, Linghai Kong, Yunlong Tao, Yi Dong, Xiang Li, Anita Bhattacharyya, Xinyu Zhao, Su-Chun Zhang. 3D bioprinting of human neural tissues with functional connectivity. Cell Stem Cell, 2024; 31 (2): 260 DOI: 10.1016/j.stem.2023.12.009