研究者らは初めて機能的な人間の脳組織を3Dプリントし、神経疾患の研究と治療に新たな道を切り開いた。

研究者らは初めて機能的な人間の脳組織を3Dプリントし、神経疾患の研究と治療に新たな道を切り開いた。
この投稿は Bingdunxiong によって 2024-2-2 11:32 に最後に編集されました

2024年2月2日、アンタークティックベアは、ウィスコンシン大学マディソン校の研究者が、典型的な脳組織の成長と機能をシミュレートできる、3Dプリント技術で製造された初の脳組織の開発に成功したことを知りました。

△機能的接続を備えた人間の神経組織のバイオ3Dプリントのこの科学的進歩は、脳の詳細な研究や、アルツハイマー病やパーキンソン病などのさまざまな神経疾患や神経発達障害の治療にとって大きな意義を持っています。

△張蘇俊
「これは、人間の脳細胞や脳のさまざまな部分が互いにどのように通信しているかについての洞察を得るのに役立つ非常に強力なモデルになる可能性がある」とウィスコンシン大学マディソン校ワイズマンセンターの神経科学および神経学の教授であるスーチュン・チャン氏は述べた。同氏はさらに、この技術が幹細胞生物学、神経科学、およびさまざまな神経疾患や精神疾患の発症機序の理解に革命をもたらす可能性があると指摘した。

△ヤン・ユエンウェイ
科学チームの研究者であるヤン・ユアンウェイ氏は、この新しい3D印刷法は、これまでの脳組織の印刷の試みで直面した限界を克服するものだと強調した。

研究者らは、3D プリントに従来の垂直積み重ね方式ではなく、水平積み重ね方式を使用しました。その過程で、研究者らは脳細胞(人工多能性幹細胞から成長したニューロン)を、これまでの試みよりも柔らかいバイオインクゲルの中に配置した。

「組織は、効果的に結合するのに十分な構造をまだ備えているが、ニューロンの成長と相互通信を助けるのに十分な柔らかさも備えている」とチャン氏は言う。

ユニットは、机の上に鉛筆が並んでいるのと同じように、並んで配置されます。 「私たちは組織を比較的薄く保ち、ニューロンが成長培地から十分な酸素と栄養素を容易に得ることができるようにしています」とヤン氏は説明した。

△研究チームはその方法を詳細に説明し、関連する研究結果を「機能的接続を備えたヒト神経組織の3Dバイオプリンティング」と題してCell Stem Cell誌に発表した(ポータル)
3Dプリント脳細胞実験結果

結果はそれを物語っています。つまり、細胞は互いに通信できるのです。 3D プリントされた細胞は、各プリント層内の媒体を介して、またプリント層間で接続を確立し、人間の脳に匹敵するネットワークを形成します。ニューロンは神経伝達物質を介して通信し、信号を送信し、互いに影響を及ぼし、印刷された組織に追加された支持細胞と適切なネットワークを形成します。

「私たちは皮質と線条体を印刷しましたが、その結果は非常に驚くべきものでした」とチャン氏は言う。「脳の異なる部分に属する異なる細胞を印刷したにもかかわらず、それらは非常に特別で特殊な方法で互いに通信することができたのです。」

この印刷技術は、脳オルガノイド(脳の研究に使用される小型臓器)には見られない細胞の種類と配置を正確に制御できます。オルガノイドの成長には組織化と制御が欠けています。

△フィブリンハイドロゲル中のヒト多能性幹細胞由来ニューロンの生存と分化
「私たちの研究室は、いつでもほぼあらゆるタイプのニューロンを生成できるという点で非常に特殊です。そして、いつでも好きなようにそれらを組み合わせることができます」と張氏は言う。「組織を設計通りに印刷できるため、人間の脳ネットワークがどのように機能するかを研究するための決定論的なシステムがあります。必要なものを正確に印刷できるため、特定の条件下で神経細胞が互いにどのように通信するかを非常に具体的に調べることができます。」

この技術により、研究者はいつでもほぼあらゆる種類のニューロンを生成し、それらを任意の方法で組み合わせることができます。これにより、特定の条件に適合する組織を設計および印刷できるようになり、特定の状況下で神経細胞が互いにどのように通信するかを観察できるようになります。この研究は、人間の脳の機能と構造をより深く理解するための強力なツールを提供します。



人間の脳、神経、脳組織、研究、医療

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