Органоиды человеческого мозга, выращенные в дешевом биореакторе, напечатанном на 3D-принтере

Теперь можно выращивать и культивировать ткань человеческого мозга в устройстве, которое стоит немногим больше чашки кофе. С помощью моющегося и многоразового микрочипа за 5 долларов ученые могут наблюдать в реальном времени под микроскопом самоорганизующиеся образцы мозга, известные как органоиды мозга. 

Устройство, получившее название «микрофлюидный биореактор», представляет собой чип размером 4 на 6 сантиметров, который включает небольшие лунки, в которых растут органоиды мозга. Каждая из них наполнен жидкостью, богатой питательными веществами, имитируя условия мозга человека.

Используя эту систему, Икрам Хан из Индийского технологического института в Мадрасе в Ченнаи и его коллеги из Массачусетского технологического института (MIT) сообщили о росте органоида мозга за семь дней. Это демонстрирует, что клетки мозга могут прекрасно себя чувствуют внутри чипа, - говорит Хан.

Культивирование ткани мозга в лаборатории теоретически позволит ученым проверить, как мозг отдельных пациентов может реагировать на различные виды лекарств.

Устройства для выращивания органоидов мозга уже существуют, но поскольку чашки закрыты, чтобы избежать заражения микроорганизмами в воздухе, невозможно добавить питательные вещества, такие как аминокислоты, витамины, соли и глюкоза, или удалить отходы, производимые клетками. Как следствие, клетки обычно умирают в течение нескольких дней.

Чтобы решить эту проблему, исследователи ранее добавляли крошечные трубки для доставки питательных веществ в ткани мозга. Но непрозрачная конструкция этих устройств делает невозможным наблюдение за тем, что происходит внутри чашки - серьезная проблема, особенно если ученые хотят знать, как ткань реагирует на лекарства.

Поэтому Хан и его коллеги разработали новое, более простое устройство, которое объединяет в себе растущую платформу, крошечные трубки, каналы для инъекций лекарств и даже отделение для подогрева жидкости на одном чипе, который можно напечатать на 3D-принтере с использованием того же вида биосовместимого материала. Биореакторы контролируют обмен веществ в органоидах. Чтобы проверить свою систему, исследователи поместили дифференцированные стволовые клетки мозга человека в лунки и запрограммировали поток жидкости через чип. Используя микроскоп над платформой, они могли наблюдать за развитием ткани мозга в течение целой недели - по сути, до тех пор, пока органоиды не исчерпали место в их крошечных лунках. 

«За это время они увидели, что клетки размножались и образовывали структуру, похожую на желудочек, полости, наблюдаемые в реальном мозге», - говорит Хлоя Делепин из Массачусетского технологического института.

Желудочек был окружен тканью, которая выглядела как неокортекс, слой мозга, отвечающий за функции более высокого порядка, такие как мышление, рассуждение и понимание языка.Органоиды человеческого мозга уже достигли такого уровня развития в лабораторных условиях, но это первый случай, когда это произошло в устройстве, которое обеспечивает такую ​​хорошую видимость ткани и так недорого стоит. 

«Моя цель - сделать так, чтобы эта технология стала доступна людям во всем мире. Людям, которым необходим доступ к ней для удовлетворения своих медицинских потребностей», - заключает Хан. 

 

There are no comments yet.
Authentication required

You must log in to post a comment.

Log in