Dostopen pristop k izdelavi mini možganov | 2020

Vsebina:

Anonim

"O tem razmišljamo kot o načinu boljšega in vitro laboratorijskega modela, ki lahko zmanjša uporabo živali," je povedala študentka Molly Boutin, vodilna avtorica novega članka v reviji. Tkivno inženirstvo: del C . "Veliko dela, ki je bilo opravljeno zdaj, je v dvodimenzionalni kulturi, vendar je to alternativa, ki je veliko bolj pomembna za in vivo življenjski scenarij."

Samo majhen vzorec živega tkiva enega samega glodalca lahko naredi tisoče mini možganov, so dejali raziskovalci. Recept vključuje izoliranje in koncentriranje želenih celic z nekaterimi koraki centrifugiranja in uporabo tega rafiniranega vzorca za sejanje celične kulture v mediju v agarozni sferični plesni.

Raziskovalci so priznali, da mini-možgani, ki imajo premer približno tretjino milimetra v premeru, niso prva ali najbolj izpopolnjena kultura delovnih celic centralnega živčnega sistema, vendar potrebujejo manj korakov in uporabljajo bolj dostopne materiale.

"Materiali so lahko dostopni in mini možgani so preprosti za izdelavo," je povedal so-glavni avtor Yu-Ting Dingle, ki si je pridobil doktorat. maja 2015 v Brownu. Primerjala jih je z maloprodajnimi 3-D tiskalniki, ki so se v zadnjih letih precej razširili, kar je nekoč redko tehnologijo preneslo na več množičnega trga. "Lahko bi dovolili, da vse vrste laboratorijev opravijo to raziskavo."

Krogle možganskega tkiva se začnejo tvoriti v enem dnevu, potem ko so kulture zasejane in so v dveh do treh tednih oblikovale kompleksne 3-D nevronske mreže.

25-odstotni mini možgani

Obstajajo fiksni stroški, seveda, vendar je približen strošek za vsak novi mini-možgani reda $ 0,25, je dejal glavni avtor študije Diane Hoffman-Kim, izredni profesor za molekularno farmakologijo, fiziologijo in biotehnologijo in izredni profesor za inženiring v Brownu. .

"Vedeli smo, da je to sistem z relativno visoko zmogljivostjo, vendar smo bili celo presenečeni nad nizkimi stroški na mini možgane, ko smo ga izračunali," je dejal Hoffman-Kim.

Laboratorij Hoffman-Kim je sodeloval s kolegi biologi in bioinženirji v Brownu - kolegi iz fakultet Julie Kauer, Jeffrey Morgan in Eric Darling so vsi soavtorji - za izgradnjo mini možganov. Želela je razviti testbed za osnovne biomedicinske raziskave njenega laboratorija. Zanimala jo je, na primer, model za testiranje vidikov presaditve živčnih celic, kot je bilo predlagano za zdravljenje Parkinsonove bolezni. Boutin je bil zainteresiran za gradnjo delovnih 3-D celičnih kultur, da bi preučil, kako se razvijajo nevralne matične celice odraslih.

Začetno podjetje Morgan's Providence, MicroTissues Inc., naredi plastike za 3-D tkivno inženirstvo, ki se uporabljajo v študiji.

Metoda, ki so jo razvili, prinaša mini možgane z več pomembnimi lastnostmi:

  • Različne vrste celic: Kulture vsebujejo tako zaviralne kot ekscitacijske nevrone ter več vrst bistvenih nevronskih podpornih celic, imenovanih glija.
  • Električno aktivni: nevroni požarijo in spajkajo in tvorijo sinaptične povezave, ki proizvajajo kompleksne mreže.
  • 3-D: Celice se povezujejo in komunicirajo znotraj realistične geometrije, ne pa zgolj čez ravno ravnino kot v 2-D kulturi.
  • Naravna gostota: Poskusi so pokazali, da imajo mini-možgani gostoto nekaj sto tisoč celic na kubični milimeter, kar je podobno naravnemu možganu glodalcev.
  • Fizična struktura: Celice v mini-možganih proizvajajo svoj lasten zunajcelični matriks, ki proizvaja tkivo z enakimi mehanskimi lastnostmi (mehurčnostjo) kot naravno tkivo. Tudi kulture se ne zanašajo na tuje materiale, kot so na primer oder kolagena.
  • Dolga življenjska doba: pri testiranju kultivirana tkiva živijo vsaj mesec dni.

Hoffman-Kim, ki je povezan z Inštitutom Brown za možganske znanosti in Centrom za biomedicinsko inženirstvo, je povedala, da upa, da se bodo mini-možgani razširili v veliko različnih laboratorijev, vključno z raziskovalci, ki imajo vprašanja o nevronskem tkivu, vendar ne nujno o stopnji nevroznanosti in opreme za celično kulturo, ki se zahteva od drugih metod.

"Če ste ta oseba v tem laboratoriju, mislimo, da se vam ne bi bilo treba opremiti z napravo za mikroelektroniko, in ne bi smeli opravljati zarodnih disekcij, da bi ustvarili in vitro model možganov," Hoffman- Je dejala Kim.

Drugi avtorji prispevka so Anda Chirila, Liane Livi, Nicholas Labriola in Lorin Jakubek.

Raziskave so financirali Nacionalna znanstvena fundacija, Nacionalni inštituti za zdravje, Inštitut Brown za možganske znanosti in Oddelek za izobraževanje ZDA.