中脑项目探索3D打印干细胞治疗神经类疾病
时间：2021-05-26 08:34 来源：中国3D打印网 作者：admin 阅读：次
由欧盟资助的Meso-Brain项目旨在生成可定制的3D打印的干细胞来源神经元网络，以产生新一代的精确建模和测试工具。该项目希望通过结合人类干细胞生物学，纳米级3D打印，计算机网络建模和光片显微镜等方面的前沿研究来解决当前神经元培养技术的局限性，从而发现可长期缓解脑功能障碍的新型治疗选择。
Meso-Brain希望对大脑的功能发掘出有意义且切实可行的见解，并最终将使研究人员能够比以往更准确地对大脑网络进行建模。
中脑项目概念。图片来自中脑。
单元格3D打印
干细胞通常充当人体的修复系统，并且不专门化，就能够发育成各种不同类型的细胞。这样，如果需要，干细胞可以发育成专门的细胞，例如血液，肌肉和脑细胞。作为利用这些理想特性的一种手段，Cell 3D打印领域正在受到研究人员和3D打印公司的越来越多的关注，特别是在再生医学和生物打印应用中。
例如，3D打印机OEM 3D系统在今年早些时候宣布了其“从打印到灌注”生物打印平台的突破，该平台现在可以快速生产可被活细胞灌注以创建组织的全尺寸人肺支架。同时，布法罗大学的科学家开发了一种新的3D生物打印方法，该方法可以减少创建充满细胞的水凝胶结构所需的时间，从而有可能使3D打印的器官更接近现实。在其他地方，新南威尔士大学的研究人员开发了一种新技术，可以3D打印包含活细胞的仿骨结构，并可能将其用于骨组织工程和疾病建模，由隆德大学（Lund University）创建的新型生物墨水能够支持新细胞血管的生长一旦被移植到新材料中
与Meso-Brain项目类似，医疗技术公司Fluicell，研发公司Cellectricon和Karolinska Institutet大学先前已经部署了3D生物打印，以将神经脑细胞排列成复杂的图案，从而对神经疾病的进展进行建模。
利用Fluicell的Biopixlar平台，科学家能够精确地3D打印一系列基于细胞的结构（如图）。图片来自Fluicell。
中脑计划
该项目由阿斯顿大学于2016年首次发起，其目标是使用纳米级3D打印来复制大脑的神经网络。此后，该项目已获得欧盟Horizon 2020 FET-Open计划的进一步资助，以加快神经科学研究和药物开发的步伐。该项目由阿斯顿大学协调，由来自三个国家的六个合作伙伴组成，其中包括人类细胞培养专家Axol Bioscience，数字服务提供商Kite Innovation，光子科学研究所（ICFO），巴塞罗那大学和LZH Laser Zentrum Hannover。Meso-Brain结合了用于微细加工，神经元网络开发和监视以及功能分析的“革命性”工具，以揭示具有定制特征的3D人类神经元网络。通过Meso-Brain，该联盟正在开发一种新型的神经培养和与导电聚合物集成的相互作用界面系统，这将有助于电刺激和单个细胞的记录。
在大脑中自然发育的回路中，通常首先配置神经元和连接，然后响应化学和电活动随时间逐渐完善。为了在研究人员自己的3D打印支架上复制该过程，干细胞衍生的神经元和星形胶质细胞通过使用化学信息和电活动来促进和驱动功能性网络发展，从而在特定的嗜细胞点上发育出神经元和星形胶质细胞。在此过程之后，将使用新开发的数学公式绘制功能连接图，以验证3D打印神经网络结构的功能。3D打印支架的可自定义属性使荧光成像和光子和光学方法的审讯成为可能，因此可以看到神经元之间如何实时交互。
使用“打印至灌注过程”创建的人体脉管系统模型”（图片来自United Therapeutics）
中脑对未来影响
希望Meso-Brain内部的研究发展将使研究人员能够准确，动态地对大脑网络进行建模，以识别处于各种功能障碍状态的神经元，并测试其对新药和其他疗法的反应。根据项目合作伙伴的说法，具有生理相关性和可重现性的结构和活动的人类3D神经元网络的发展可能对科学界“基础”，从而可以对人类脑部网络功能进行大规模的科学调查。该项目的结果还希望能够促进对来自患者的干细胞的人体细胞和人体疾病模型进行大规模的药物测试，从而最终促进用于中枢神经系统治疗和修复的神经移植技术的进步。最终，研究人员认为，中脑可以帮助理解和治疗一系列神经系统疾病，例如痴呆，帕金森氏症和脑外伤。
(责任编辑：admin)
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