在最新一期《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》中，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)厄巴納—香檳分校研究人員報(bào)告稱(chēng)，他們開(kāi)發(fā)出一種構(gòu)建功能性體外神經(jīng)組織模擬物的新方法，利用該方法構(gòu)建的三維(3D)神經(jīng)組織模型，不僅能保持神經(jīng)組織的電生理活性，還可根據(jù)需要將模擬物制成不同形狀的模型，以適應(yīng)多種平臺(tái)應(yīng)用。
類(lèi)人體組織結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、模型開(kāi)發(fā)對(duì)于生物醫(yī)學(xué)研究和工程應(yīng)用都非常重要。與2D模型相比，3D模型在概括組織結(jié)構(gòu)和功能方面更精準(zhǔn)、有效。如能根據(jù)需要控制要?jiǎng)?chuàng)建的3D組織模型的形狀和大小，則更有助于相關(guān)研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)。但就體外神經(jīng)組織模型來(lái)說(shuō)，要做到這一點(diǎn)十分困難。
此次伊利諾伊大學(xué)厄巴納—香檳分校研究人員開(kāi)發(fā)的新方法，使用了干細(xì)胞、纖維蛋白基質(zhì)和3D打印模具。由水凝膠和纖維蛋白制成的毫米到厘米級(jí)結(jié)構(gòu)，沒(méi)有剛性支架，因此可以根據(jù)需要被制成多種形狀。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)讓模擬物具有了更大的應(yīng)用空間，例如，將其放置在一個(gè)圓柱形玻璃棒上，在以前是很難做到的，但如果這個(gè)3D神經(jīng)組織模型是環(huán)狀的，就可以輕松達(dá)成目標(biāo)。
在研究過(guò)程中，研究人員先使用了小鼠胚胎干細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)優(yōu)化細(xì)胞播種方案，表征構(gòu)建身體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，重塑細(xì)胞外基質(zhì)，驗(yàn)證構(gòu)建體電生理活性等系列研究，獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。隨后，基于這些實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，研究人員使用源自人類(lèi)胚胎干細(xì)胞的神經(jīng)元來(lái)制造模型，最終完成了多種形狀的3D人類(lèi)神經(jīng)組織模擬物的構(gòu)建。
研究人員表示，他們的新方法有助于推動(dòng)各種體外功能性神經(jīng)組織模型的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，進(jìn)而提供更好的工具，幫助科學(xué)家更深刻地理解神經(jīng)科學(xué)和各類(lèi)神經(jīng)疾病，推進(jìn)疾病研究和新藥開(kāi)發(fā)。(記者劉海英)
關(guān)鍵詞： 3D神經(jīng)組織模型
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