Ученые строят сначала функциональную 3D модель мозговой ткани

Достижение большего понимания людской мозга есть чем-то, за что исследователи продолжительно боролись, но сочли тяжёлыми учитывая проблемы и сложность органа в изучении ее физиологии у живого организма. Сейчас, исследователи из Университета Тафтса в Медфорде, Массачусетс, создали 3D модель ткани, которая может подражать функциям мозга.Это изображение микроскопа показывает нейроны (желтые) приложенный к основанным на шелке (синим) лесам.Кредит изображения: Университет Тафтса

Исследовательская несколько, включая ведущего автора Дэвида Кэплана, врач философии, Строгий председатель и Семейный преподаватель биомедицинской техники в Школе Пучков Разработки, говорит, что модель прокладывает путь к новым изучениям в функцию мозга, рану и лечение и болезнь.Они сравнительно не так давно с далека собственные результаты изучения в Продолжениях Национальной академии наук (PNAS).

Дабы изучить функцию мозговых нейронов, исследователи на данный момент выращивают их в чашках Петри. Но осложненная структура мозговой ткани – что составлен из отдельных областей серого и белого вещества – не может быть дублирована с этими 2D нейронами.Серое вещество по большей части складывается из клеточных тел нейрона, и белое вещество складывается из связок нервных волокон либо аксонов. Эти аксоны важны за передачу сигналов между нейронами.

В то время, когда мозг подвергается повреждению либо болезни, серое и белое вещество затронуты по-различному, означая, что существует потребность в моделях мозговой ткани, разрешающих каждой из этих областей быть изученной раздельно.«Существует мало хороших возможностей для изучения физиологии живущего мозга, все же это – быть может, одна из самых громадных областей невстреченной клинической потребности, в то время, когда Вы разглядываете потребность в новых вариантах осознать и лечить широкий спектр неврологических расстройств, которые связаны с мозгом», говорит Кэплан.Ученые сравнительно не так давно постарались создать функциональную мозговую ткань методом роста нейронов в 3D коллагене среды лишь для геля, но без успеха. Такие модели погибли скоро и не произвели достаточно сильную функцию уровня ткани.

Но команда Пучков отыскала метод создать функциональную 3D подобную мозгу ткань, не только включающую отдельные области серого и белого вещества, но и это может кроме этого жить больше 9 недель.Как 3D подобная мозгу ткань была создана?

Во-первых, Kaplan и сотрудники объединили два биоматериала: шелковый белок и основанный на коллагене гель. Шелковый белок действовал как губчатые леса, к каким были характерны нейроны, тогда как гель поощрил рост нервного волокна.Эта диаграмма показывает различные области и пончик лесов серого и белого вещества.Кредит изображения: Национальный Университет Биоинженерии и Биомедицинского Отображения

Исследователи тогда разрезают губчатые леса в форму пончика и колонизировали его с крысиными нейронами, прежде, чем заполнить середину пончика с основанным на коллагене гелем, пропитавшим целые леса.Команда отыскала, что нейроны создали функциональные сети около выходов лесов лишь за пара дней, и нервные волокна прошли через гель среди пончика, дабы соединиться с нейронами иначе.

Это созданное отдельное серое и белое вещество области.Исследователи тогда совершили последовательность опытов на 3D аналогичной мозгу ткани, дабы проверить здоровье и функцию его нейронов, и сравнить их с нейронами, выращенными посредством существующего 2D способа либо в среде лишь для геля.Kaplan и сотрудники сочли более высокую экспрессию генов вовлеченной в функцию и рост нейрона в 3D аналогичной мозгу ткани.Нейроны, выращенные в аналогичной 3-му мозговой ткани, показали стабильную метаболическую активность в течение практически 5 недель, тогда как такая активность в нейронах, выращенных в среде лишь для геля, начала исчезать в течение 24 часов.

Помимо этого, реактивность и электрическая активность, подобная отысканному в интактном мозгу, были увидены в 3D аналогичных мозгу нейронах ткани.Комментируя это создание, Розмари Хунзикер, доктора философии, директор программы по разработке ткани в Национальном Университете Биоинженерии и Биомедицинского Отображения, финансировавшей изучение, заявляет:«Эта работа есть необыкновенным подвигом.

Это объединяет глубокое познание мозговой физиологии с громадным и растущим набором инструментов биоинженерии, дабы создать среду, которая и нужна и достаточна подражать функции мозга».Модель имела возможность улучшить изучения функции мозга, болезни и раны

Потому, что 3D подобная мозгу ткань казалась функциональной, команда желала видеть, имела возможность ли бы их модель быть нужна для изучения травматического повреждения головного мозга (TBI).Они моделировали TBI методом понижения весов на модель от разных высот.

Они нашли, что химическая и электрическая активность в нейронах ткани изменилась по окончании TBI, что говорят исследователи, подобно наблюдениям, сообщил в изучениях на животных TBI.В соответствии с Kaplan, это обнаружение говорит о том, что 3без сомнений подобная мозгу модель ткани имела возможность обеспечить более действенный метод изучить травму головного мозга.«С совокупностью мы имеем, Вы имеете возможность по существу отследить реакцию ткани на травматическое повреждение головного мозга в реальном времени», растолковывает он. «Самое основное Вы имеете возможность кроме этого начать отслеживать репарацию и что происходит за более долгие промежутки времени».

Но преимущества данной модели не останавливаются в том месте. Кэплан отмечает, что подобная мозгу ткань осталась в живых больше 2 месяцев, означая, что она имела возможность разрешить исследователям приобретать лучшее познание множества болезней мозга:«Факт, что мы можем поддержать эту ткань в течение многих месяцев в средствах лаборатории, мы можем начать наблюдать на неврологические заболевания методами, которыми Вы не имеете возможность в противном случае, по причине того, что Вам необходимы долгие периоды, дабы изучить кое-какие главные заболевания мозга».

«Хорошие модели разрешают жёсткие догадки, каковые смогут быть всецело проверены. Надежда пребывает в том, что применение данной модели имело возможность привести к акселерации способов лечения для дисфункции мозга, и предложить лучший метод изучить обычную мозговую физиологию», додаёт Хунзикер.Исследователи говорят, что сейчас собираются щипнуть модель, дабы сделать его еще более подобным мозгу. Они уже нашли, что смогут приспособить леса пончика, дабы включить шесть колец, каждое из которых возможно колонизировано с разными нейронами.

Это, команда заявляет, моделировало бы шесть слоев коры людской мозга.В прошедшем сезоне, информируемый относительно исследования, изданного в издании Nature, показывая, как ученые удачно вырастили «минимозги» от стволовых клеток.


Блог Фенома