Tekst: Sandra Gunnarsson
Ved hjelp av 3D-printere har forskere ved Uppsala universitet klart å lage en modell som ligner menneskelig nervevev. Modellen, som kan dyrkes fra pasientens egne celler, gjør det mulig å teste nye medikamentelle behandlinger i et laboratoriemiljø.
Bildet viser et motorisk nevron som er generert fra menneskeinduserte pluripotente stamceller (iPSC-er) og integrert i en 3D-printet biostruktur. Cellene (røde) vokser inne i strukturen og vises her fra forskjellige vinkler, som illustrerer hvordan de distribuerer og organiserer seg i det tredimensjonale materialet.
Motoriske nevroner er nerveceller som kontrollerer musklene våre ved å sende signaler fra hjernen og ryggmargen til kroppen. Ved sykdommer som ALS blir disse cellene ødelagt, noe som fører til muskelsvakhet og lammelse. Forventet overlevelse etter diagnose er i gjennomsnitt rundt fire år, ettersom pasientenes evne til å bevege seg og puste gradvis forverres. Det finnes ingen kur ennå, men visse medisiner kan bremse sykdomsprogresjonen.
I en ny studie, publisert i International Journal of Bioprinting, viser forskere at det nå er mulig å bruke 3D-printere til å produsere modeller, organoider, som ligner menneskelig nervevev. Disse såkalte motoriske nevronorganoidene kan for eksempel brukes i forskning eller til å teste nye medisiner.
– Motoriske nevroner er plassert midt i ryggmargen, så det er ikke mulig å teste behandlinger direkte på en pasient som for eksempel lider av en nevrodegenerativ sykdom som ALS. Metoden vår gjør det mulig å konstruere motoriske nevronorganoider direkte fra pasientens hudceller og bygge ryggmargsorganoider for deretter å teste nye behandlinger, sier Elena Kozlova, professor ved Institutt for immunologi, genetikk og patologi og studiens hovedforfatter.
Modellen er produsert med en 3D-printer
I den nåværende studien brukte forskerne menneskelige stamceller som var programmert til å bli motoriske nevronprogenitorer, en type umodne nerveceller som senere kan utvikle seg til fullt modne motoriske nevroner. Cellene ble blandet med en myk gelatin og deretter printet lag for lag med en 3D-printer, som bygde opp vevet og dets struktur. Denne samprintingen ga en jevn tredimensjonal fordeling av cellene i materialet og forbedret forholdene for veksten av nervefibrene.
I tidligere eksperimenter vokste nervefibrene bare på overflaten, men nå klarte forskerne å få dem til å vokse inne i strukturen også. Løsningen var å bruke et mykere 3D-printmateriale som beholder formen, men samtidig lar nervefibrene spre seg inn i materialet. For å hjelpe cellene med å modnes og utvikle seg, brukte forskerne små partikler med en porøs struktur – såkalte mesoporøse silikapartikler – som ble fylt med vekstfaktorer og blandet inn i materialet.
Veiledning utviklet for produksjon av nervevev
I studien presenterer forskerne en trinnvis protokoll for hvordan man går frem for å produsere mer avanserte og standardiserte modeller av nervevev i 3D.
– Det er viktig for forskning og legemiddeltesting at vi kan printe et stort antall organoider på en reproduserbar måte. Metoden vår gjør det også mulig å inkludere andre typer nerveceller og støtteceller, noe som kan bane vei for mer komplette modeller av ryggmargen, sier Elena Kozlova.
