Игра в Бога: учёные научились печатать мозг на 3D принтере

В рамках нового исследования в области биомедицинской инженерии учёные из Висконсинского университета в Мэдисоне (UW-Madison) совершили значительный шаг вперёд, используя новаторскую технологию 3D-печати для создания ткани мозга. Эта разработка открывает новые перспективы для изучения мозга, испытания лекарственных средств и наблюдения за его развитием.

Используемый метод позволяет искусственно напечатанным клеткам развиваться в функциональные нейроны, которые могут общаются друг с другом, прямо как настоящие нейроны в мозгу человека.

Сложность заключается в том, чтобы создать орган, максимально приближенный к натуральному, с учётом особенностей мозга, включая необходимость формирования функциональных связей между миллионами нейронов и поддержание сложной, но утончённой структуры.

В рамках исследования был использован гидрогель на основе фибриногена и тромбина в качестве «биочернил», что позволило достигнуть высокой выживаемости и зрелости клеток. В отличие от традиционных методов 3D-печати, исследователи применили горизонтальную печать тонких слоёв, что способствовало формированию функциональных синаптических связей между нейронами в разных слоях.

Этот подход позволяет точно контролировать типы и расположение клеток, что является преимуществом перед другими методами создания органоидов. Техника 3D-печати не требует специального оборудования или методов культивирования, делая её доступной для широкого круга лабораторий.

Основываясь на этой технологии, учёные смогли воспроизвести различные части мозга, такие как кору головного мозга и стриатум, обнаружив при этом специфическое и особенное взаимодействие между разными типами клеток.

Планируется дальнейшее совершенствование «биочернил» и оборудования для печати, чтобы обеспечить определённую ориентацию клеток в печатной ткани. Это открывает перспективы для изучения взаимодействия клеток при синдроме Дауна, взаимодействий между здоровыми и поражёнными болезнью Альцгеймера тканями, испытаний новых лекарственных препаратов, а также наблюдения за развитием мозга.

Основная идея заключается в том, что для понимания работы мозга необходимо изучать его в сетевых взаимодействиях, поскольку клетки не функционируют изолированно, а общаются друг с другом. Это нововведение может радикально изменить подход к изучению биологии стволовых клеток, нейронауки и патогенеза многих неврологических и психиатрических расстройств.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Cell Stem Cell, подчёркивая потенциал 3D-печати тканей мозга как мощного инструмента для научных исследований.