牛津大學(xué)研究人員開發(fā)的一項突破性技術(shù)有一天可以為那些遭受腦損傷的人提供量身定制的修復(fù)。研究人員首次證明，神經(jīng)細(xì)胞可以通過 3D 打印來模仿大腦皮層的結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果發(fā)表在《自然通訊》雜志上。
腦損傷，包括外傷、中風(fēng)和腦腫瘤手術(shù)引起的損傷，通常會對大腦皮層(人腦的外層)造成嚴(yán)重?fù)p傷，導(dǎo)致認(rèn)知、運動和交流困難。例如，全球每年約有 7000 萬人遭受創(chuàng)傷性腦損傷 (TBI)，其中500 萬人病情嚴(yán)重或死亡。目前，嚴(yán)重腦損傷尚無有效治療方法，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量。
組織再生療法，尤其是那些植入源自患者自身干細(xì)胞的療法，可能是未來治療腦損傷的一條有前途的途徑。然而，到目前為止，還沒有方法可以確保植入的干細(xì)胞模仿大腦的結(jié)構(gòu)。
在這項新研究中，牛津大學(xué)研究人員通過 3D 打印人類神經(jīng)干細(xì)胞制造了兩層腦組織。當(dāng)植入小鼠腦切片時，這些細(xì)胞顯示出與宿主組織令人信服的結(jié)構(gòu)和功能整合。
主要作者金永成博士(牛津大學(xué)化學(xué)系)表示：“這一進(jìn)展標(biāo)志著朝著制造具有天然腦組織完整結(jié)構(gòu)和功能的材料邁出了重要一步。這項工作將為探索人類皮層的運作方式，從長遠(yuǎn)來看，它將為遭受腦損傷的人帶來希望。”
皮質(zhì)結(jié)構(gòu)由人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(hiPSC)制成，它有潛力產(chǎn)生大多數(shù)人體組織中發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞類型。使用 hiPSC 進(jìn)行組織修復(fù)的一個關(guān)鍵優(yōu)勢是，它們可以很容易地從患者自身采集的細(xì)胞中獲得，因此不會引發(fā)免疫反應(yīng)。
通過使用生長因子和化學(xué)物質(zhì)的特定組合，hiPSC 分化為大腦皮層兩個不同層的神經(jīng)祖細(xì)胞。然后將細(xì)胞懸浮在溶液中以產(chǎn)生兩種“生物墨水”，然后將其打印以產(chǎn)生兩層結(jié)構(gòu)。在培養(yǎng)中，打印的組織保持其分層細(xì)胞結(jié)構(gòu)數(shù)周，如層特異性生物標(biāo)志物的表達(dá)所示。
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