科學家首次用3D打印出功能性人類腦組織

IT之家 2 月 7 日消息，來自威斯康星大學麥迪遜分校的科研團隊近日成功 3D 打印出功能性人類腦組織，不僅可以像傳統腦組織一樣發揮其作用，而且還能正常生長。

3D 打印的人類大腦皮層紋狀體組織呈現單向投射。SMI321 紅色染色，表示大腦皮層軸突投射；ChrR2EYFP 綠色染色，表示紋狀體細胞；藍色為細胞核染色。

科學團隊表示這項 3D 打印技術的突破，對于研究大腦，治療阿爾茨海默氏癥、帕金森氏癥等多種神經和神經發育疾病具有重要意義。

張素春教授（音譯，SuChun Zhang）表示：“這可能是一個非常強大的模型，幫助我們了解人類腦細胞和大腦部分是如何交流的。它可以改變我們看待干細胞生物學、神經科學以及許多神經和精神疾病發病機制的方式。”他是威斯曼中心神經科學和神經病學教授。

研究團隊沒有使用傳統的垂直疊層 3D 打印方式，而是使用了水平疊層方案，通過將腦細胞置于“生物墨水”凝膠中，誘導多能干細胞培育出的神經元。

張教授表示：

這種組織有足夠的結構來支撐在一起，但它足夠柔軟，可以讓神經元相互生長，并開始相互對話。

我們打印了大腦皮層和紋狀體，結果發現非常驚人。即使我們打印了屬于大腦不同部位的不同細胞，它們仍然能夠以一種非常特殊和特定的方式相互對話。

該技術更重要的一點是，研究人員認為這種三維打印腦組織實際上比科學家在研究大腦時已經使用的“迷你大腦”（minibrain）模型更具優勢。這是因為這種工藝允許他們在任何時候制造出幾乎任何類型的神經元，可以隨心所欲地拼湊整個模型。

通過使用 3D 打印的腦組織，我們可以按自己的需要任意排列，對腦細胞之間溝通方式的研究變得更加容易接近和定制，而這正是科學家們幾十年來一直在努力實現的目標。

IT之家附上論文參考地址：https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.12.009