Για πρώτη φορά, οι ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας και του Ινστιτούτου Μηχανικής της Ιατρικής, χρησιμοποίησαν ταχείες τεχνολογίες εκτύπωσης 3-D για να δημιουργήσουν ένα νωτιαίο μυελό και στη συνέχεια εμφάνισαν επιτυχώς τα νευρικά βλαστοκύτταρα που ευθύνονται για τη βλάβη του νωτιαίου μυελού σε αρουραίους.
Τα εμφυτεύματα, που περιγράφονται σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο τεύχος 14 Ιανουαρίου του Nature Medicine, αποσκοπούν στην προώθηση της ανάπτυξης νεύρων μέσω των τραυματισμών του νωτιαίου μυελού, την αποκατάσταση των συνδέσεων και τη χαμένη λειτουργία. Σε μοντέλα αρουραίων, τα ικριώματα υποστήριζαν την αναγέννηση των ιστών, την επιβίωση των βλαστικών κυττάρων και την επέκταση των αξόνων των νευρικών βλαστικών κυττάρων από το ικρίωμα και στο νωτιαίο μυελό του ξενιστή.
«Τα τελευταία χρόνια έχουμε σταδιακά μετακινηθεί πιο κοντά στην επίτευξη του στόχου, σε μεγάλες αποστάσεις αναγέννηση τραυματισμένων νευραξόνων στο νωτιαίο μυελό τραυματισμό, το οποίο είναι θεμελιώδους σημασίας για οποιαδήποτε πραγματική αποκατάσταση της φυσικής λειτουργίας» είπε ο συν-συγγραφέας Mark Tuszynski , MD, Ph.D., καθηγητής Νευροεπιστήμης. Οι άξονες είναι οι μακρές επεκτάσεις με νήμα στα νευρικά κύτταρα που φτάνουν για να συνδεθούν με άλλα κύτταρα.
“Το νέο αυτή ανακάλυψη μας φέρνει πιο κοντά σε αυτό που θέλαμε”, πρόσθεσε ο πρώτος συγγραφέας Kobi Koffler, Ph.D., επειδή το 3-D εμφύτευμα ανακεφαλαιώνει τις λεπτές συστοιχίες αξόνων στο νωτιαίο μυελό και βοηθά στην οργάνωση των αναγεννημένων νευραξόνων για να αναπαράγει την ανατομία του προ-τραυματισμένου νωτιαίου μυελού”.
Ο Shaochen Chen, Ph.D., καθηγητής νανοηλεκτρονικής και μέλος της σχολής στο Ινστιτούτο Τεχνικής της Ιατρικής του UC San Diego, και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν ταχεία τεχνολογία εκτύπωσης 3-D για να δημιουργήσουν ένα ικρίωμα που μιμείται τις δομές του κεντρικού νευρικού συστήματος .
“Όπως μια γέφυρα, ευθυγραμμίζει τους αναγεννημένους άξονες από το ένα άκρο του τραυματισμού του νωτιαίου μυελού στον άλλον. Οι ίδιοι οι άξονες μπορούν να διαχέονται και να αναπαράγονται προς οποιαδήποτε κατεύθυνση, αλλά το ικρίωμα διατηρεί τους άξονες στη σειρά, οδηγώντας τους να αναπτυχθούν προς τη σωστή κατεύθυνση για να ολοκληρώσουν τη σύνδεση του νωτιαίου μυελού “, δήλωσε ο Τσεν.
Ταχύτερη και πιο ακριβή εκτύπωση
Τα εμφυτεύματα περιέχουν δεκάδες μικροσκοπικά κανάλια πλάτους 200 μικρομέτρων που καθοδηγούν την ανάπτυξη των νευρικών βλαστοκυττάρων και νευραξόνων κατά μήκος του τραυματισμού του νωτιαίου μυελού. Η τεχνολογία εκτύπωσης που χρησιμοποιείται από την ομάδα του Chen παράγει εμφυτεύματα μεγέθους δύο χιλιοστών σε 1,6 δευτερόλεπτα.
Η διαδικασία είναι κλιμακούμενη στα μεγέθη του ανθρώπινου νωτιαίου μυελού. Ως απόδειξη της έννοιας, οι ερευνητές εκτύπωσαν εμφύτευμα μεγέθους τεσσάρων εκατοστών, όπως διαμορφώθηκαν από τις MRI σαρώσεις των πραγματικών τραυματισμών του ανθρώπινου νωτιαίου μυελού. Αυτά τυπώθηκαν εντός 10 λεπτών.
“Αυτό δείχνει την ευελιξία της τεχνολογίας εκτύπωσης 3-D”, δήλωσε ο Wei Zhu, Ph.D., μετα-διδακτορικός μηχανικός νανοηλεκτρονικής στην ομάδα του Chen. “Μπορούμε να εκτυπώσουμε γρήγορα ένα εμφύτευμα που είναι σωστό να ταιριάζει με τον τραυματισμένο ιστό του νωτιαίου μυελού, ανεξάρτητα από το μέγεθος και το σχήμα του.”