Med hjälp av bioprinting har forskare vid Uppsala universitet lyckats skapa en modell som liknar mänsklig nervvävnad. Modellen som kan odlas fram från patentens egna celler, gör det möjligt att testa nya läkemedelsbehandlingar för till exempel sjukdomen ALS.
Uppsala universitet beskriver vad det handlar om i ett pressmeddelande, nämligen så kallade motorneuroner. Det är nervceller som styr våra muskler genom att skicka signaler från hjärnan och ryggmärgen ut till kroppen. Vid sjukdomar som ALS förstörs dessa celler, vilket leder till muskelsvaghet och förlamning. Prognosen för den som drabbas av ALS är dålig. Förväntad överlevnad efter diagnos är i genomsnitt omkring fyra år och det finns ingen botande behandling.
Printade cellerna
I studien visar forskarna att det nu går att ta hjälp av en 3D-bioskrivare för att tillverka modeller, organoider, som liknar mänsklig nervvävnad. Dessa så kallade motorneuronorganoider kan till exempel användas i forskning eller för att testa nya läkemedel i labbmiljö.
– Motorneuroner sitter i mitten av ryggmärgen, därför är det inte möjligt att testa behandlingar direkt på en patient som till exempel lider av en neurodegenerativ sjukdom som ALS. Vår metod gör det möjligt att konstruera motorneuronorganoider direkt från patientens hudceller och bygga ryggmärgsorganoider för att sedan kunna testa nya behandlingar, säger Elena Kozlova som är studiens huvudförfattare.
I den aktuella studien använde forskarna mänskliga stamceller som programmerats till att bli motorneuronprogenitorer, en sorts omogna nervceller som senare kan utvecklas till fullmogna motorneuroner. Cellerna blandades med ett mjukt gelatin och skrevs sedan ut lager för lager med en 3D-bioskrivare, vilket byggde upp vävnaden och dess struktur. Det gav en jämn tredimensionell fördelning av cellerna i materialet och förbättrade förutsättningarna för nervtrådarnas tillväxt.
Framgång med mjukare material
I tidigare försök växte nervtrådarna endast på ytan, men nu lyckades forskarna få dem att växa även inuti strukturen. Lösningen var att använda ett mjukare 3D-printmaterial som behåller sin form, men samtidigt tillåter nervtrådar att sprida sig in i materialet. För att hjälpa cellerna att mogna och utvecklas använde forskarna små partiklar med porös struktur – så kallade mesoporösa kiseldioxidpartiklar – som fylldes med tillväxtfaktorer och blandades in i materialet.
I studien presenterar forskarna ett steg-för-steg-protokoll för hur man ska gå tillväga för att tillverka mer avancerade och standardiserade modeller av nervvävnad i 3D.
– Det är viktigt för forskning och läkemedelstestning att vi kan printa ett stort antal organoider på ett reproducerbart sätt. Vår metod gör det också möjligt att inkludera andra typer av nervceller och stödjeceller, vilket kan bana väg för mer kompletta modeller av ryggmärgen, säger Elena Kozlova.
Om studien
Studien har publicerats i International Journal of Bioprinting. Hela artikeln kan läsas här:
Differentiation of iPSC-derived neural progenitors into motor neurons in 3D-printed bioscaffolds
