3D-Druck von funktionsfähigem menschlichem Gehirngewebe für Forschungszwecke

Das Gehirn ist wahrscheinlich das am wenigsten erforschte Organ, was größtenteils auf die Schwierigkeit zurückzuführen ist, es in situ anstatt in Scheiben unter dem Mikroskop zu untersuchen. Sogar das Wachsen kleiner Organoide aus Neuronen liefert nur wenige Hinweise, da dies nicht die normale Organisation von Gehirngewebe ist. Ein möglicher Durchbruch könnte hier von einer Gruppe von Forschern gefunden worden sein, deren Artikel in Cell Stem Cell beschreibt, wie sie funktionales menschliches Nervengewebe mit einem kommerziellen 3D-Biodrucker erstellt haben.

Wie von Yuanwei Yan und seinen Kollegen in ihrem Forschungsartikel erläutert, bestand das Problem bei früheren Ansätzen darin, dass beim Drucken von Neuronenschichten keine Integration wie im Gehirn stattfand. Im Gewebe des Gehirns finden sich eine Vielzahl von Neuronen und stützenden Zellen, die alle auf spezifische Weise integriert sind, um funktionierende neuronale Verbindungen zwischen Neuronen und Gliazellen mit erwarteter neuronaler Aktivität zu bilden. Der Erfolg dieses Forschungsteams besteht darin, neuronale Gewebe mit den erforderlichen funktionellen Verbindungen im 3D-Druck herzustellen.

Die wesentlichen Änderungen am Prozess waren die Verwendung eines Fibrin-Hydrogels, das hauptsächlich aus Fibrinogen und Thrombin mit hyaluronsäurehaltiger Säure besteht, um die Viskosität zu verringern, sowie das horizontale Drucken der Schichten anstelle des bisher vertikalen Ansatzes. Mit dieser biokompatiblen Stützstruktur zeigten die menschlichen pluripotenten Stammzellen (hPSCs) im Bio-Tinte deutliches Neuritenwachstum und Synaptogenese, während sie sich in spezialisierte Zelltypen differenzierten und neuronales Gewebe bildeten, das an das im menschlichen Gehirn beobachtete erinnert.

Obwohl die Forscher zugeben, dass dieser Druckansatz viele Einschränkungen hat, bietet er dennoch viele Vorteile für die Erforschung der Funktionsweise vieler Teile unseres Gehirns und verschiedener Pathologien, die es beeinflussen können.

In letzter Zeit wird auch der 3D-Druck alltäglicher Organe heiß diskutiert. Du könntest sogar deine nächste Leber drucken.

Häufig gestellte Fragen (FAQ) zu einem Artikel über die Erstellung von funktionalem menschlichem Nervengewebe mittels 3D-Biodruck:

1. Was ist das Hauptproblem bei der Untersuchung des Gehirns?
Das Gehirn ist schwer zu erforschen, da es meistens in Scheiben unter dem Mikroskop untersucht wird und nicht in situ betrachtet werden kann.

2. Was haben Forscher in Cell Stem Cell erreicht?
Eine Gruppe von Forschern hat funktionales menschliches Nervengewebe mithilfe eines kommerziellen 3D-Biodruckers erstellt.

3. Was war das Problem bei früheren Ansätzen des Druckens von Neuronenschichten?
Frühere Ansätze führten nicht zu einer Integration der Neuronen, wie sie im Gehirn vorkommt.

4. Was sind die wesentlichen Änderungen in diesem neuen Druckprozess?
Das Team verwendete ein Fibrin-Hydrogel, um die Viskosität zu verringern, und druckte die Schichten horizontal anstatt vertikal.

5. Welche Vorteile bietet dieser Druckansatz für die Gehirnforschung?
Obwohl der Ansatz viele Einschränkungen hat, ermöglicht er die Erforschung der Funktionsweise verschiedener Teile des Gehirns und verschiedener Pathologien.

6. Wird auch der 3D-Druck von Organen diskutiert?
Ja, in letzter Zeit wird auch der 3D-Druck alltäglicher Organe intensiv diskutiert, einschließlich der Möglichkeit, Organe wie die Leber zu drucken.

Definitionen:
– Organoid: künstlich geschaffenes, dreidimensionales, miniaturisiertes Organ, das Eigenschaften und Funktionen eines echten Organs aufweist.
– Neuron: spezialisierte Zelle des Nervensystems, die Informationen verarbeitet und weiterleitet.
– Gliazelle: unterstützende Zelle des Nervensystems, die verschiedene Funktionen wie die Nahrungsversorgung der Neuronen oder die Bildung von Myelin übernimmt.
– Synaptogenese: Prozess der Bildung von Synapsen, den Verbindungen zwischen Neuronen, über die Informationen übertragen werden.

Zusätzliche Links:
Cell Stem Cell (Hauptdomain der Zeitschrift, die den Artikel veröffentlicht hat)