研究人員開發(fā)了一種方法，通過展示3D打印干細胞復制大腦皮層復雜結構的能力，為腦損傷的定制治療提供了潛力。

組織工程在再生醫(yī)學領域的發(fā)展中繼續(xù)發(fā)揮著不可或缺的作用。大量研究表明，組織工程方法可以成功修復和恢復受損的器官和組織，例如骨骼、軟骨和皮膚。然而，重新認識由分層細胞成分（例如大腦皮層）組成的結構的復雜性提出了挑戰(zhàn)。

3D打印神經(jīng)干細胞為修復腦損傷帶來希望

腦損傷，包括中風、腦腫瘤和癲癇的手術干預引起的腦損傷，可能會導致大腦皮層損傷。這反過來又會導致運動障礙和認知功能障礙。

目前，尚無有效的腦損傷治療方法。

用于組織修復的再生療法，特別是那些涉及使用患者自身干細胞進行植入的療法，作為治療腦損傷的未來途徑具有巨大的潛力。然而，一個重大挑戰(zhàn)是缺乏可靠的方法來確保這些植入的干細胞復制大腦的復雜結構。

在最新進展中，英國牛津大學的一組研究人員開發(fā)了一種新技術，可以3D打印神經(jīng)干細胞來模擬大腦的結構，特別是大腦皮層。

研究人員結合生長因子和化學物質，誘導人類誘導多能干細胞（hiPSC）分化為兩種神經(jīng)祖細胞。然后，將包含hiPSC衍生的神經(jīng)祖細胞的液滴進行3D打印，以形成組織成兩層的大腦皮質組織。培養(yǎng)時，生物標志物表達表明打印的組織保持了其分層細胞結構。

此外，研究小組還將三維打印組織植入活體小鼠腦片中，觀察信號活動以及神經(jīng)過程的投射和神經(jīng)元的遷移。他們的觀察結果表明，打印組織已成功融入腦片。

該研究的資深作者弗朗西斯-塞勒（Francis Szele）評論說：”活體腦片的使用為研究3D打印在大腦修復中的作用提供了一個強大的平臺。這是在體外研究3D打印皮質柱發(fā)育和在動物損傷模型中將其融入大腦之間的一座天然橋梁。

這項研究為使用由患者自身誘導多能干細胞創(chuàng)建的三維組織治療腦損傷的個性化植入物奠定了技術基礎。展望未來，研究人員正在努力改進液滴打印技術，以模擬人腦生產(chǎn)復雜的多層大腦皮層組織。

該研究的資深作者Linna Zhou補充說：”我們的液滴打印技術提供了一種方法，可以設計出具有所需結構的活體三維組織，這讓我們離創(chuàng)造個性化的腦損傷植入治療方法更近了一步。

參考資料：Jin Y, Mikhailova E, Lei M et al. Integration of 3D-printed cerebral cortical tissue into an ex vivo lesioned brain slice. Nat Commun. 14, 5986 (2023).

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