연구원들은 기능성 인간 뇌 조직을 3D 프린트로 인쇄했습니다.

연구원들은 기능성 인간 뇌 조직을 3D 프린트로 인쇄했습니다.

타임 스탬프 : 2 년 2024 월 8 일 오전 37:XNUMX
소스 노드 : 3093799
02년 2024월 XNUMX일 (나노 워크 뉴스) 위스콘신 대학교 매디슨 과학자 팀이 일반적인 뇌 조직처럼 성장하고 기능할 수 있는 최초의 3D 프린팅 뇌 조직을 개발했습니다. 이는 뇌를 연구하고 알츠하이머병 및 파킨슨병과 같은 광범위한 신경학적 및 신경발달 장애에 대한 치료법을 연구하는 과학자들에게 중요한 의미를 갖는 성과입니다. UW-Madison's Waisman Center의 신경과학 및 신경학 교수인 Su-Chun Zhang은 "이것은 인간의 뇌 세포와 뇌의 일부가 어떻게 소통하는지 이해하는 데 도움이 되는 매우 강력한 모델이 될 수 있습니다"라고 말합니다. "이것은 줄기 세포 생물학, 신경 과학, 그리고 많은 신경 및 정신 질환의 병인을 보는 방식을 바꿀 수 있습니다." Zhang 연구실의 과학자인 Zhang과 Yuanwei Yan에 따르면 인쇄 방법은 뇌 조직을 인쇄하려는 이전 시도의 성공을 제한했습니다. 새로운 3D 프린팅 프로세스 뒤에 있는 그룹은 저널에 자신의 방법을 설명했습니다. 세포 줄기 세포 (“기능적 연결성을 갖춘 인간 신경 조직의 3D 바이오프린팅”). 수직으로 레이어를 쌓는 전통적인 3D 프린팅 접근 방식 대신 연구원들은 수평으로 진행했습니다. 그들은 이전 시도에서 사용했던 것보다 더 부드러운 "바이오 잉크" 젤에 유도된 다능성 줄기 세포에서 성장한 뉴런인 뇌 세포를 배치했습니다. "조직은 여전히 ​​서로 결합할 수 있을 만큼 충분한 구조를 가지고 있지만 뉴런이 서로 자라서 서로 대화를 시작할 수 있을 만큼 충분히 부드럽습니다."라고 Zhang은 말합니다. 세포는 탁상 위에 연필을 나란히 놓는 것처럼 서로 옆에 놓여 있습니다. “우리의 조직은 상대적으로 얇기 때문에 뉴런이 성장 배지로부터 충분한 산소와 영양분을 쉽게 얻을 수 있습니다.”라고 Yan은 말합니다. 결과는 스스로를 말해줍니다. 즉, 세포가 서로 대화할 수 있다는 것입니다. 인쇄된 세포는 매체를 통해 도달하여 인쇄된 각 층 내부는 물론 여러 층에 걸쳐 연결을 형성하여 인간의 두뇌와 유사한 네트워크를 형성합니다. 뉴런은 통신하고, 신호를 보내고, 신경 전달 물질을 통해 서로 상호 작용하고, 인쇄된 조직에 추가된 지지 세포와 적절한 네트워크를 형성하기도 합니다. Zhang은 “우리는 대뇌 피질과 선조체를 인쇄했는데 매우 놀라운 사실을 발견했습니다.”라고 말했습니다. “우리가 뇌의 서로 다른 부분에 속하는 서로 다른 세포를 인쇄했을 때에도 그들은 여전히 ​​매우 특별하고 특정한 방식으로 서로 대화할 수 있었습니다.” 인쇄 기술은 뇌를 연구하는 데 사용되는 소형 기관인 뇌 유기체에서는 볼 수 없는 정밀성, 즉 세포의 유형과 배열에 대한 제어를 제공합니다. 오가노이드는 조직화와 통제가 덜한 상태에서 성장합니다. “우리 연구실은 언제든지 거의 모든 유형의 뉴런을 생산할 수 있다는 점에서 매우 특별합니다. 그런 다음 우리는 거의 언제든지 원하는 방식으로 그것들을 하나로 모을 수 있습니다.”라고 Zhang은 말합니다. “우리는 설계에 따라 조직을 인쇄할 수 있기 때문에 인간 두뇌 네트워크가 어떻게 작동하는지 볼 수 있는 정의된 시스템을 가질 수 있습니다. 우리는 원하는 것을 정확하게 인쇄할 수 있기 때문에 특정 조건에서 신경 세포가 서로 어떻게 대화하는지 매우 구체적으로 볼 수 있습니다.” 이러한 특이성은 유연성을 제공합니다. 인쇄된 뇌 조직은 다운증후군 세포 간 신호 전달, 건강한 조직과 알츠하이머병에 걸린 인접 조직 간의 상호 작용, 신약 후보 테스트, 심지어 뇌 성장 관찰 등을 연구하는 데 사용될 수 있습니다. “과거에는 한 번에 하나씩 살펴보는 경우가 많았기 때문에 일부 중요한 구성 요소를 놓치는 경우가 많았습니다. 우리의 두뇌는 네트워크에서 작동합니다. 세포는 스스로 작동하지 않기 때문에 우리는 뇌 조직을 이런 식으로 인쇄하고 싶습니다. 그들은 서로 이야기합니다. 이것이 우리의 뇌가 작동하는 방식이며, 이를 진정으로 이해하려면 이와 같이 모두 함께 연구해야 합니다.”라고 Zhang은 말합니다. “우리의 뇌 조직은 Waisman Center의 많은 사람들이 연구하고 있는 거의 모든 주요 측면을 연구하는 데 사용될 수 있습니다. 뇌 발달, 인간 발달, 발달 장애, 신경퇴행성 장애 등의 기초가 되는 분자 메커니즘을 살펴보는 데 사용할 수 있습니다.” 새로운 인쇄 기술은 또한 많은 연구실에서 접근 가능해야 합니다. 조직을 건강하게 유지하기 위해 특별한 바이오 프린팅 장비나 배양 방법이 필요하지 않으며 이미 현장에서 흔히 사용되는 현미경, 표준 이미징 기술 및 전극을 사용하여 심층적으로 연구할 수 있습니다. 그러나 연구자들은 인쇄된 조직 내에서 세포의 특정 방향을 허용하도록 바이오 잉크를 더욱 개선하고 장비를 개선하여 전문화의 잠재력을 탐구하고 싶어합니다. “현재 우리 프린터는 벤치탑 상용 프린터입니다.”라고 Yan은 말합니다.

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