Модель живой нервной ткани человека смогла принять ученых в Университете Упсалы. Этот серьезный прорыв был достигнут с использованием 3D -принтера с использованием клеток, перепрограммированных кожной тканью.
Моторные нервные органоиды напоминают ткань спинного мозга и дают надежду проверить новые лекарства в контролируемой лабораторной среде. Технология имеет особое значение для таких заболеваний, как амиотрофический боковой склероз (ALS), при которых моторные нейроны (клетки, ответственные за лечение движения), постепенно умирают, вызывая паралич и смертельный результат.
Амиотрофический боковой склероз — это смертельное нейродегенеративное заболевание, затрагивающее около 5 на 100 000 человек в год. В этом состоянии моторные нейроны, которые передают сигналы от мозга и спинного мозга в мышцы, разрушены. Средняя выживаемость после диагноза составляет от 2 до 5 лет. Хотя некоторые лекарства, такие как Рилусол и Эдаровон, могут немного замедлить прогрессирование заболевания, эффективное лечение пока нет. Огромная задача для разработки новых методов лечения состоит в том, что нервная ткань спинного мозга трудно получить в организме и не может быть легко воспроизведена в лабораторных условиях без серьезных ограничений.
Именно здесь значение нового метода, опубликованного в Международный журнал биопринтированияS Используя индуцированные плюрипоттельские стволовые клетки, выделенные из образцов кожи, научные исследователи перепрограммируют их, чтобы дифференцироваться в нервные нервные нервные клетки, которые впоследствии становятся полностью разработанными и функциональными моторными нейронами. Комбинируя эти ячейки с биоразлагаемым гелем, который служит матрицей (Bio-Masto), ученым удается печатать их в трехмерной структуре, которая имитирует настоящую организацию спинного мозга.
Предыдущие попытки создать такую ткань столкнулись с проблемой, что рост нейронов растут только на поверхности биоматериала. В этом исследовании использование более мягкого гелеподобного вещества позволяет ростам нейронов проникать в структуру, что приводит к более естественному росту нейронной сети. Кроме того, био-структура включает в себя кремниевые частицы с тонкой пористой поверхностью, нагруженной факторами роста, которые подтверждают процессы клеточной дифференцировки и созревания, создавая более благоприятную микросопозицию для развития нервной ткани.
Одним из больших преимуществ этого подхода является его воспроизводимость — способность создавать большое количество структурно и функционально идентичных органоидов, которые могут использоваться для препаратов с высокой производительностью в лабораторной среде. Это означает, что различные лекарственные соединения могут быть протестированы на индивидуально созданной ткани, полностью полученных из клеток кожи — принцип, который лежит в основе точной медицины. В дополнение к моторным нейронам этот метод также позволяет участвовать в других типах нервных клеток, таких как глиалы, которые играют ключевую роль в поддержании гомеостаза в нервной системе и участвуют в патогенезе амиотрофического бокового склероза.
Создание трехмерных схем нерва не является новой идеей, но предыдущие попытки часто сталкивались с такими проблемами, как плохая дифференцировка клеток, нестабильное пространственное расположение ткани и низкая жизнеспособность образованных нейронных сетей. Новый подход преодолевает эти препятствия благодаря сочетанию биоинженерии, клеточной биологии и нанотехнологии. Это не только улучшает понимание механизмов, лежащих в основе амиотрофического бокового склероза, но также создает предпосылки для более эффективной, индивидуальной терапии в будущем.
Перспективы метода являются многообещающими. Если он адаптирован для автоматизированного производства, его можно использовать не только в научных лабораториях, но и в клинических условиях — для быстрого тестирования лекарств на моделях от реальных пациентов. Это значительно сократит время и затраты, связанные с разработкой новых методов лечения при одновременном повышении точности в оценке эффективности препарата.
Ссылки:
1. Хан Й, Кинг М., Фьердингстад Х.Б. и др. Дифференциация, полученных из IPSC нервных предшественников, в моторные нейроны в 3D-печатных биоскаффорах. Int J Биопринтинг. 2025; 11 (2): 5973. DOI: 10.36922/ijb.5973
2. Ван Дамм П., Робберхт В., Ван Ден Босч Л. Моделирование амиотрофического бокового склероза: прогресс и возможности. DIS MODEL MECH. 2017; 10 (5): 537-549. Doi: 10.1242/dmm.029058
3. Takahashi K, Yamanaka S. Индукция плюрипотентных стволовых клеток из культур эмбриональных и фибробластов мыши с помощью определенных факторов. Клетка. 2006; 126 (4): 663–676. Doi: 10.1016/j.cell.2006.07.024
4. Hardiman O, Al-Chalabi A, Chio A, et al. Амиотрофический боковой склероз. Nat Rev Dis Primers. 2017; 3: 17071. DOI: 10.1038/nrdp.2017.71