Politecnico di Milano和Humanitas University合作：3D打印神經(jīng)組織研究神經(jīng)疾病

導讀：2022年3月，南極熊獲悉，Politecnico di Milano和Humanitas University的研究人員正在使用3D打印的神經(jīng)組織研究神經(jīng)疾病的原因和發(fā)展，如皮特霍普金斯綜合征(PTHS)。

△通過對源自皮質類器官的細胞進行3D生物打印，創(chuàng)建大腦皮層的3D模型。圖片來自Politecnico di Milano。

此項目已獲得Fondazione Cariplo 250,000歐元的資助，作為“2021年年輕研究人員生物醫(yī)學研究”項目征集活動的一部分，此項目主要使用3D生物打印血管化神經(jīng)組織創(chuàng)建人類大腦皮層的體外模型。Politecnico di Milano(米蘭理工大學）的Mattia Sponchioni說：“我們的最終目標是為了解影響神經(jīng)發(fā)育的各種疾病奠定基礎，從而有利于確定治療的策略。”

調查PTHS的原因

PTHS是一種罕見的遺傳性神經(jīng)系統(tǒng)疾病，其特征是智力障礙和發(fā)育遲緩、呼吸問題、反復癲癇發(fā)作和獨特的面部特征。目前只知道這種疾病是由TCF4基因的自發(fā)突變引起的，關于 PTHS的更多內容仍是未知的，這就加大了治療此疾病的難度。

這項名為“通過生成3D打印的血管化皮質類器官探究Pitt-Hopkins綜合征的分子機制”的新研究旨在調查PTHS發(fā)病和發(fā)展的分子原因。利用Fondazione Cariplo提供的資金，研究人員正在創(chuàng)建一個具有3D生物打印血管化神經(jīng)組織的人類大腦皮層模型，能夠長時間收集重要的生物學數(shù)據(jù)。

Sponchioni說：“這顯然是一個高度跨學科的項目，但Politecnico和Humanitas團隊匯集的工程專業(yè)知識、材料科學、微流體學、神經(jīng)生物學和發(fā)育生物學將有助于項目的進展，也讓我們對實驗的成功充滿了信心。”

△一些研究項目利用3D打印技術取得了醫(yī)學突破，圖中是University of Sheffield（謝菲爾德大學）打印的神經(jīng)植入物。圖片來自University of Sheffield。

3D打印神經(jīng)組織

此團隊稱，打印神經(jīng)組織的項目具有重要的醫(yī)學意義，因為由于大腦皮層的結構復雜，目前無法在實驗室中復制和研究大腦的大腦皮層。3D生物打印將使研究人員能夠復現(xiàn)該區(qū)域的結構復雜性，使研究人員能夠長時間研究神經(jīng)組織。

研究人員將3D打印的精度很好的血管化神經(jīng)類器官結構（源自干細胞的微小、自組織的3D組織培養(yǎng)物）與錯綜復雜的支撐網(wǎng)絡整合起來，形成人類大腦皮層的模型。兩所大學還將合作開發(fā)用于3D生物打印血管化組織的新方法和材料，在3D細胞培養(yǎng)中使用微流控技術。

Humanitas神經(jīng)發(fā)育實驗室的博士后研究員 Monica Tambolo說：“由于這種強大的協(xié)同作用，我們希望獲得具有原始血管系統(tǒng)的‘生物打印類器官’，能夠打印復雜的幾何形狀，更適合研究與疾病相關的器官或者組織?！?/div>

△UNIFESP的研究人員正在研究神經(jīng)細胞生物打印。照片來自FAPESP/researchers’ archive。

用AM研究神經(jīng)疾病

隨著生物打印的最新進展，通過AM技術能研究神經(jīng)系統(tǒng)的疾病并能提供治療的機會，現(xiàn)在用AM研究神經(jīng)疾病受到越來越多的關注。

●由阿斯頓大學牽頭的Meso-Brain研究項目正在開發(fā)3D納米打印技術，以生產新一代的建模和測試工具，這可能會徹底改變帕金森癥和癡呆癥等疾病的治療。

●Fluicell、Cellectricon和Karolinska Institutet成功地將神經(jīng)細胞3D打印成復雜的圖案，可用于模擬神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)展過程

●Federal University of Sao Paulo的研究人員開發(fā)了一種3D打印腦細胞的方法，所打印的腦細胞能夠存活兩周之久，能夠使研究人員更好地了解神經(jīng)細胞與中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關的功能。

●來自University of Sheffield、St Petersburg State University和TechnischeUniversitat Dresden的神經(jīng)科學家已經(jīng)開發(fā)出一種3D打印的神經(jīng)植入物，能夠用于治療癱瘓等神經(jīng)系統(tǒng)損傷。