Изследователи успяха да създадат жива биохибридна невронна тъкан от стволови клетки, за да разработят триизмерен модел на невронни мрежи. Това ще помогне на учените да разберат по-добре как работи мозъкът и невронните мрежи.
Статия за работата на учените от Университета на Илинойс в Урбана-Шампейн е публикувана в списание Proceedings of the National Academy of Science.
Трудно е да се проучи как функционира мозъкът в живи хора, така че създаването на такива модели е невероятно важно за учените. То дава възможност например да се изследват процесите на формиране на невродегенеративните заболявания като болестта на Алцхаймер и да се тестват нови лекарства.
Екипът успя да създаде 3D модели на жива тъкан от неврони с различни форми с помощта на стволови клетки, фибринова матрица и 3D отпечатани форми. Фибринът е протеин, който формира основата на кръвните съсиреци при коагулацията на кръвта.
Тези материали правят възможно формирането на структури до сантиметров мащаб, които нямат твърди скелети и могат да бъдат оформени в произволна форма. Първо са използвани произведени от мишки ембрионални стволови клетки за оптимизиране на засяване на клетки и ремоделиране на извънклетъчната матрица, както и валидиране на електрофизиологичната активност. След това изследователите правят тези структури, използвайки неврони, получени от човешки ембрионални стволови клетки.
Тайм-лапс видео през фазово-контрастен микроскоп, показващ невроните, засети в 5e6 клетки/мл, вградени във фибринов хидрогел по време на уплътняването. Кредит: Kandel, Bashir, Pagan-Diaz, Ramos-Cruz et al, Proceedings of the National Academy of Science, 2019
Такава изкуствена нервна система се активира с оптогенетични инструменти, които са революция неврологията през последното десетилетие. Използват се светлочувствителни протеини, с помощта на които изследователите могат да активират дистанционно невроните със синя светлина,
Тези структури ще помогнат на учените да анализират сложни форми на поведение в мозъка и как тези тъкани реагират на нови разработвани лекарства и поне частично да не се разчита на животни за тестване на такива лекарства в бъдеще.
Различни структури от нервна тъкан. Кредит: Kandel, Bashir, Pagan-Diaz, Ramos-Cruz et al, Proceedings of the National Academy of Science, 2019
Моделите, създадени от учените, съдържат стотици и хиляди неврони, които имитират системите от клетки в живите организми.
„Чрез разработването на методи за биопроизводство [на подобни структури] можем да проследим много процеси, които протичат in vivo“, разказва един от авторите на изследването, Джелсън Паган-Диаз (Gelson Pagan-Diaz-Diaz). „Веднага щом успеем да го докажем, ще можем да имитираме мозъчната морфология“.
„Ако можем да контролираме взаимодействието на тези неврони помежду им, да ги обучим с помощта на оптогенетични методи и да ги програмираме, тогава с тяхна помощ ще бъде възможно да се изпълняват инженерни функции“, разказва съавторът проф. Рашид Башир (Rashid Bashir). "В бъдеще ... ще можем да създадем биологични процесори и компютри, подобни на човешкия мозък."
Справка: Gelson J. Pagan-Diaz, Karla P. Ramos-Cruz, Richard Sam, Mikhail E. Kandel, Onur Aydin, M. Taher A. Saif, Gabriel Popescu, Rashid Bashir. Engineering geometrical 3-dimensional untethered in vitro neural tissue mimic. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019; 201916138 DOI: 10.1073/pnas.1916138116
Източник: First of a kind in-vitro 3D neural tissue model, Science Daily
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари