研究人員開(kāi)發(fā)了一種方法，通過(guò)展示3D打印干細胞復制大腦皮層復雜結構的能力，為腦損傷的定制治療提供了潛力。

組織工程在再生醫學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展中繼續發(fā)揮著(zhù)不可或缺的作用。大量研究表明，組織工程方法可以成功修復和恢復受損的器官和組織，例如骨骼、軟骨和皮膚。然而，重新認識由分層細胞成分（例如大腦皮層）組成的結構的復雜性提出了挑戰。

3D打印神經(jīng)干細胞為修復腦損傷帶來(lái)希望

腦損傷，包括中風(fēng)、腦腫瘤和癲癇的手術(shù)干預引起的腦損傷，可能會(huì )導致大腦皮層損傷。這反過(guò)來(lái)又會(huì )導致運動(dòng)障礙和認知功能障礙。

目前，尚無(wú)有效的腦損傷治療方法。

用于組織修復的再生療法，特別是那些涉及使用患者自身干細胞進(jìn)行植入的療法，作為治療腦損傷的未來(lái)途徑具有巨大的潛力。然而，一個(gè)重大挑戰是缺乏可靠的方法來(lái)確保這些植入的干細胞復制大腦的復雜結構。

在最新進(jìn)展中，英國牛津大學(xué)的一組研究人員開(kāi)發(fā)了一種新技術(shù)，可以3D打印神經(jīng)干細胞來(lái)模擬大腦的結構，特別是大腦皮層。

研究人員結合生長(cháng)因子和化學(xué)物質(zhì)，誘導人類(lèi)誘導多能干細胞（hiPSC）分化為兩種神經(jīng)祖細胞。然后，將包含hiPSC衍生的神經(jīng)祖細胞的液滴進(jìn)行3D打印，以形成組織成兩層的大腦皮質(zhì)組織。培養時(shí)，生物標志物表達表明打印的組織保持了其分層細胞結構。

此外，研究小組還將三維打印組織植入活體小鼠腦片中，觀(guān)察信號活動(dòng)以及神經(jīng)過(guò)程的投射和神經(jīng)元的遷移。他們的觀(guān)察結果表明，打印組織已成功融入腦片。

該研究的資深作者弗朗西斯-塞勒（Francis Szele）評論說(shuō)：”活體腦片的使用為研究3D打印在大腦修復中的作用提供了一個(gè)強大的平臺。這是在體外研究3D打印皮質(zhì)柱發(fā)育和在動(dòng)物損傷模型中將其融入大腦之間的一座天然橋梁。

這項研究為使用由患者自身誘導多能干細胞創(chuàng )建的三維組織治療腦損傷的個(gè)性化植入物奠定了技術(shù)基礎。展望未來(lái)，研究人員正在努力改進(jìn)液滴打印技術(shù)，以模擬人腦生產(chǎn)復雜的多層大腦皮層組織。

該研究的資深作者Linna Zhou補充說(shuō)：”我們的液滴打印技術(shù)提供了一種方法，可以設計出具有所需結構的活體三維組織，這讓我們離創(chuàng )造個(gè)性化的腦損傷植入治療方法更近了一步。

參考資料：Jin Y, Mikhailova E, Lei M et al. Integration of 3D-printed cerebral cortical tissue into an ex vivo lesioned brain slice. Nat Commun. 14, 5986 (2023).

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