Werelds eerste 3D-geprinte hersenweefsel ontwikkeld door onderzoekers

Onderzoekers hebben ‘s werelds eerste 3D-geprinte hersenweefsel ontwikkeld dat groeit en zich gedraagt als natuurlijk hersenweefsel. Deze bevinding markeert een grote sprong voorwaarts in het onderzoek naar neurologische en neuro-ontwikkelingsstoornissen.

Een nieuwe 3D-printtechniek voor hersenweefsel

Het nieuw ontwikkelde 3D-printproces maakt gebruik van een horizontaal gelaagde benadering en een zachtere bio-inkt. Dit stelt neuronen in staat om te interconnecteren en netwerken te vormen die vergelijkbaar zijn met menselijke hersenstructuren. De mogelijkheid om celtypen en arrangementen nauwkeurig te controleren biedt ongeëvenaarde mogelijkheden om hersenfuncties en -stoornissen in een gecontroleerde omgeving te bestuderen.

Mogelijkheden voor onderzoek en behandeling van ziektes

Deze nieuwe techniek opent nieuwe wegen voor medicijnproeven en het begrijpen van hersenontwikkeling en ziekten zoals Alzheimer en Parkinson. Het 3D-geprinte hersenweefsel kan netwerken vormen en communiceren via neurotransmitters, vergelijkbaar met menselijke herseninteracties.

Dit nieuwe printproces biedt nauwkeurige controle over celtypen en arrangementen, wat de mogelijkheden van traditionele hersenorganoïden overstijgt. De techniek is toegankelijk voor veel laboratoria en vereist geen speciale apparatuur of kweekmethoden. Het kan een aanzienlijke impact hebben op de studie van verschillende neurologische aandoeningen en behandelingen.

Ontwikkeling aan de Universiteit van Wisconsin

Een team van wetenschappers aan de Universiteit van Wisconsin-Madison heeft dit 3D-geprinte hersenweefsel ontwikkeld dat kan groeien en functioneren als typisch hersenweefsel. Dit is een belangrijke prestatie voor wetenschappers die de hersenen bestuderen en werken aan behandelingen voor een breed scala aan neurologische en neuro-ontwikkelingsstoornissen, zoals de ziekte van Alzheimer en Parkinson.

Het team gebruikte een zachtere “bio-inkt” gel dan eerdere pogingen en plaatste de hersencellen, neuronen gekweekt uit geïnduceerde pluripotente stamcellen, horizontaal. De cellen zijn naast elkaar gelegd, zoals potloden naast elkaar op een tafelblad.

Belangrijke bevindingen en toekomstige mogelijkheden

De resultaten spreken voor zich - de cellen kunnen met elkaar communiceren. De geprinte cellen bereiken door het medium om verbindingen te vormen binnen elke geprinte laag, evenals over lagen, waardoor netwerken worden gevormd die vergelijkbaar zijn met menselijke hersenen. De neuronen communiceren, sturen signalen, interactie met elkaar via neurotransmitters, en vormen zelfs juiste netwerken met ondersteunende cellen die aan het geprinte weefsel zijn toegevoegd.

Met de printtechniek kunnen onderzoekers de typen en rangschikking van cellen controleren. Dit biedt een flexibiliteit die niet gevonden wordt in hersenorganoids. Het geprinte hersenweefsel kan worden gebruikt om signalering tussen cellen bij het syndroom van Down te bestuderen, interacties tussen gezond weefsel en naburige door Alzheimer aangetaste weefsel, het testen van nieuwe medicijnkandidaten, of zelfs het bekijken van de groei van de hersenen.

De nieuwe printtechniek zou ook toegankelijk moeten zijn voor veel laboratoria. Het vereist geen speciale bio-printapparatuur of kweekmethoden om het weefsel gezond te houden, en kan in diepte worden bestudeerd met microscopen, standaard beeldtechnieken en elektroden die al gebruikelijk zijn in het veld.