Các nhà nghiên cứu đã sử dụng tế bào gốc thần kinh của con người để in mô não chức năng ba chiều mô phỏng cấu trúc của vỏ não (lớp ngoài cùng của não). Công nghệ đột phá này hứa hẹn mang lại khả năng chữa trị cá nhân cho các chấn thương não. Bộ não của chúng ta là những cấu trúc mỏng manh và phức tạp, có thể bị tổn thương do chấn thương, đột quỵ, động kinh và phẫu thuật cắt bỏ khối u, dẫn đến khó khăn trong giao tiếp, vận động và nhận thức. Tế bào gốc được cấy ghép có khả năng tái tạo lại mô não bị tổn thương nhưng cho đến nay, việc sử dụng tế bào gốc để xây dựng lại cấu trúc não còn gặp nhiều khó khăn.
Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu tại Đại học Oxford đã tạo ra mô não hai lớp bằng cách in 3D tế bào gốc thần kinh của con người. Sau khi cấy nó vào mô não của chuột, nó đã được tích hợp về mặt cấu trúc và chức năng với nó.
Chu Linna, một trong những tác giả tương ứng của nghiên cứu, cho biết: "Công nghệ in giọt nước của chúng tôi cung cấp cách thiết kế các mô sống ba chiều với cấu trúc mong muốn, giúp chúng tôi đến gần hơn với việc tạo ra các liệu pháp cấy ghép cá nhân hóa cho chấn thương não."
Tế bào gốc đa năng do con người tạo ra (hiPSC) có tiềm năng ứng dụng lớn trong các liệu pháp tái tạo mô. Chúng là các tế bào gốc nhân tạo có nguồn gốc từ tế bào soma đã được lập trình lại về mặt di truyền đến trạng thái tương tự như tế bào gốc phôi, mang lại cho chúng khả năng đặc biệt để biệt hóa thành bất kỳ loại tế bào nào trong cơ thể.
Trong nghiên cứu hiện tại, các nhà nghiên cứu lần đầu tiên phân biệt hiPSC thành hai loại tế bào tiền thân thần kinh, được sử dụng để hình thành lớp trên và lớp sâu hơn của vỏ não. Các tế bào tiền thân đặc trưng theo lớp này được sử dụng để tạo ra hai loại mực sinh học và được in thành các mô phân lớp bằng công nghệ in giọt ba chiều. Các tế bào tiền thân được in ra được để trưởng thành và sự phát triển cũng như hoạt động của chúng được theo dõi trong hơn một tuần trước khi mô phân lớp được cấy vào mô não chuột sống.
mô được cấy ghép cho thấy sự tích hợp chặt chẽ với tế bào não chuột, bao gồm cả sự hình thành các quá trình thần kinh - các quá trình giống như ngón tay tiến hành và truyền tín hiệu thần kinh - và sự di chuyển của các tế bào thần kinh qua ranh giới giữa bộ phận cấy ghép và vật chủ. Các tế bào được cấy ghép cũng hiển thị hoạt động truyền tín hiệu liên quan đến tế bào chủ, cho thấy rằng các tế bào đang giao tiếp với nhau và thể hiện sự tích hợp về chức năng và cấu trúc.
Zoltán Molnár, một tác giả tương ứng khác của nghiên cứu, cho biết: "Sự phát triển của bộ não con người là một quá trình tinh tế và tế nhị với sự điều phối phức tạp. Sẽ thật ngây thơ khi nghĩ rằng chúng ta có thể tái tạo toàn bộ quá trình phát triển tế bào trong phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, danh sách dự án in 3D của chúng tôi"
Vì vỏ não của con người có tới sáu lớp dây thần kinh Các nhà nghiên cứu có kế hoạch cải tiến công nghệ in giọt ba chiều để tạo ra các mô nhiều lớp phức tạp hơn nhằm mô phỏng cấu trúc não một cách thực tế hơn. Ngoài mô in có khả năng được sử dụng để sửa chữa tổn thương não, họ cho biết nó còn có thể được sử dụng để thử nghiệm thuốc, nghiên cứu phát triển não bộ và nâng cao hiểu biết của chúng ta về nhận thức.
Jin Yong Cheng, tác giả đầu tiên của nghiên cứu, cho biết: "Tiến trình này đánh dấu một bước quan trọng trong nỗ lực của chúng tôi nhằm tạo ra vật liệu có cấu trúc và chức năng hoàn chỉnh của mô não tự nhiên. Công trình này sẽ mang đến cơ hội duy nhất để khám phá nguyên lý hoạt động của vỏ não con người và về lâu dài, nó sẽ mang lại hy vọng cho những bệnh nhân bị chấn thương não."
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications.