ForumMedyczne.edu.pl

Minimózgi z drukarki 3D mają pomóc w poznaniu chorób neurodegeneracyjnych
Milimetrowe modele ludzkiego mózgu wydrukowane na drukarce 3D? Coraz bliżej ich wytworzenia są naukowcy ze szwedzkiego Instytutu Karolinska. Takie struktury ułatwiłyby badania np. chorób neurodegeneracyjnych, ale także testy leków, a w przyszłości drukowanie "części zamiennych" mózgu.

Mózg jest najmniej poznaną i najbardziej skomplikowaną strukturą we Wszechświecie. - Nie wiemy do końca, jak jest zbudowany, z czego jest zbudowany i wciąż nie rozumiemy, jak funkcjonuje. W przypadku mózgu nie wiemy nawet, czego jeszcze nie wiemy - mówi PAP Jakub Lewicki, doktorant szwedzkiego Instytutu Karolinska.

W ramach swojej pracy doktorskiej przygotowuje narzędzie, które pomoże w badaniach mózgu i m.in. mechanizmów powstawania chorób neurodegeneracyjnych. Tym narzędziem będzie model żywego mózgu, czyli miniaturowa tkanka przypominająca minimózg.

- Zwykle badając mózg czy inne organy w warunkach laboratoryjnych, naukowcy wykorzystują zupełnie płaskie powierzchnie - płytki do hodowli. Potem w badaniach od razu przeskakują na modele zwierzęce. Takie badania nie odzwierciedlają jednak wystarczająco dobrze procesów, które zachodzą w naszym organizmie - wyjaśnia Lewicki.

Naukowcy z Instytutu Karolinska chcą więc opracować trójwymiarowy model mózgu. Coraz więcej badań pokazuje bowiem, że zachowanie trójwymiaru i przestrzeni jest bardzo ważne w laboratoryjnej hodowli komórek.

- W naszej pracy wykorzystamy technologię tzw. indukowanych komórek pluripotencjalnych. Pobieramy od pacjenta łatwo dostępne komórki skóry, a następnie "cofamy je w czasie" za pomocą specjalnego koktajlu genetycznego. Dzięki temu na nowo stają się one komórkami macierzystymi, które mają potencjał regeneracji i budowy naszego ciała. Transformujemy więc komórki skóry w komórki macierzyste, a następnie z nich pozyskujemy komórki nerwowe - opisuje w rozmowie z PAP Jakub Lewicki.

Jednocześnie badacze pracują nad materiałem, który posłuży do wydrukowania całej struktury. W standardowym druku 3D używa się np. plastiku czy metali, które nie są przyjazne naszemu ciału i komórkom. Szukają więc materiału, który pozwoli ludzkim komórkom bezpiecznie rosnąć.

- Gdy już będziemy mieli ten idealny materiał, to będziemy mogli go zmieszać z komórkami nerwowymi i wytworzyć biotusz, czyli materiał, z którego zbudujemy trójwymiarowe rusztowanie z komórkami nerwowymi w środku - opisuje Lewicki.

Tego rodzaju tkanki i modele organów - nie tylko mózgu - będą przydatne przede wszystkim do testowania leków. W pewnym zakresie już teraz wykorzystuje się je do takiego celu. Niektóre firmy oferują miniaturowe tkanki różnych organów: wątroby czy nerek, które koncern farmaceutyczny może zamówić, a następnie podawać do środka swoje leki i obserwować, co się dzieje z taką tkanką.

To jednak dopiero początek możliwości. - Możemy pobierać komórki od pacjentów z chorobami neurodegeneracyjnymi: parkinsonem, alzheimerem, zespołem Downa. Dzięki ich komórkom można wydrukować "chory mózg" i zobaczyć, co dzieje się w takim modelu, jak porozumiewają się w nim komórki między sobą i co jest nie tak w porównaniu ze zdrową tkanką - opisuje Lewicki.

W przyszłości trójwymiarowe tkanki naukowcy chcieliby wykorzystać także do leczenia mózgu.

- Moglibyśmy zeskanować taki uszkodzony mózg, stworzyć trójwymiarowy model elementu, którego w nim brakuje, a następnie te brakujące części wydrukować i wstawić. W tym przypadku potrzebna byłaby jednak dużo większa skala, tak aby można było wydrukować części zamienne dla pacjentów po urazach mózgu czy wycięciu guza - tłumaczy Jakub Lewicki.

Jednak na razie każdy z minimózgów będzie miał najwyżej kilka milimetrów.

- Nasz mózg jest najbardziej skomplikowanym organem, jaki znamy w naturze. Dlatego lepiej zacząć od małej skali, redukując stopnie skomplikowania całego układu i systemu. Później łatwiej nam będzie tworzyć także większe struktury - zauważa rozmówca PAP. Przeszkodą w budowie większego modelu jest też koszt. Sama hodowla komórek jest droga, podobnie jak biomateriały do druku 3D.

Jeśli już naukowcom z Instytutu Karolinska uda się znaleźć odpowiednie materiały do druku, to zamierzają drukować minimózgi w dziesiątkach i setkach egzemplarzy. - Mam nadzieję, że dam dobry początek temu projektowi, a później kolejni moi koledzy będą używali tej technologii i drukowali więcej minimózgów do badań. Dalszy rozwój tego pomysłu zależy od zapotrzebowania samego rynku - zaznacza.
źródło: rynekseniora.pl