更進一步！干細胞3D打印在神經(jīng)學上的應用

在過去的幾年里，3D打印（增材制造）已經(jīng)獲得了非常快速的發(fā)展。這個過程涉及到以陶瓷、塑料和金屬等為原材料進行連續(xù)建層，從而具備了能夠制造高度復雜的幾何形狀的主要優(yōu)勢，而通過多數(shù)的傳統(tǒng)技術(shù)，如成型、研磨或雕刻，幾乎是不可能實現(xiàn)的。

3D打印技術(shù)在醫(yī)療保健領域也發(fā)揮了巨大的作用，例如，醫(yī)生可以利用它來制作符合病人身體結(jié)構(gòu)的模型。

放射科醫(yī)生可以制作一個病人脊柱的精確復制品，以幫助安排手術(shù)；牙醫(yī)可以掃描病人的斷牙，制作一個完全合適的牙冠復制品。問題是，如果再多走一步，將3D打印技術(shù)應用于神經(jīng)科學，那會怎樣？

干細胞被認為是身體的原始基礎，它們是多功能化組元，所有具有特定功能的細胞都是由它們產(chǎn)生的。

圖片來源：shutterstock.com/Giovanni Cancemi

分離和生產(chǎn)人類干細胞的技術(shù)的出現(xiàn)使許多人感到興奮，因為它意味著了對人類細胞功能的理解進一步深入，最終我們可以利用它們的再生功能治療創(chuàng)傷和疾病。

傳統(tǒng)的二維生長衍生神經(jīng)元是利用平坦的培養(yǎng)皿進行培養(yǎng)，但它沒有充分模擬真實生物體內(nèi)存在的多數(shù)生存環(huán)境，也沒有模擬體內(nèi)細胞的全方位互動。

為了解決目前神經(jīng)元培養(yǎng)方法的這一缺點，F(xiàn)ET向由阿斯頓大學領導的MESO-BRAIN項目提供了財政支持。

他提出了一個極其雄心勃勃的跨學科事業(yè)，以建立真正的三維網(wǎng)絡，不僅可以表現(xiàn)出神經(jīng)培養(yǎng)物的體內(nèi)活動模式，而且還能與這種培養(yǎng)物進行精確的互動。這使得獨立組元的活動可以通過電刺激隨時被跟蹤和調(diào)節(jié)。

人類在周期性的三維支架上能夠模仿出特定的大腦活動，進而開發(fā)出多能干細胞誘導衍生的神經(jīng)網(wǎng)絡，實現(xiàn)對神經(jīng)網(wǎng)絡的監(jiān)測和控制，這也有利于對神經(jīng)學的發(fā)展進行廣泛和細致的研究。

MESO-BRAIN項目使人們更容易對神經(jīng)元的生長和人類疾病的病理有更好的了解，同時允許大規(guī)模的基于人類細胞的檢測，以檢查毒理學和藥理學化合物對神經(jīng)網(wǎng)絡活動的調(diào)控作用。

最終，這個項目可以幫助更好地理解和治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如創(chuàng)傷、癡呆癥和帕金森氏病。此外，使用更多適合生理學的人類模型將提高藥物篩選效率，從而減少對動物試驗的要求。