Nöron kültürlerini dikey yerine yatay olarak bir araya getirmeye yönelik yeni bir yöntem, uzun süredir devam eden bir sorunun çözülmesine yardımcı oluyor.
Bilim insanları yıllardır beyin “organoidleri” yaratıyor, ancak laboratuvarda yetiştirilen bu küçük kültürlerin bazı sınırlamaları var. En sinir bozucu sorunlardan biri, genellikle bir organoidin işlevselliğini ve kullanımını sınırlayan tasarımları üzerinde kontrol eksikliğidir. Araştırmacılar uzun süredir 3D baskının bir çözüm sunabileceğinden şüphelenmelerine rağmen, geçici çözümün şimdiye kadar zor ve etkisiz olduğu kanıtlandı. Ancak yeni bir üretim atılımı, uzun süredir devam eden bu engeli çözebilir ve bir gün Parkinson ve Alzeheimer gibi hastalıkların tedavisini keşfetmek için yeni yollar sunabilir.
Cell Stem Cell dergisinin yeni sayısında ayrıntılı olarak açıklandığı üzere, Wisconsin-Madison Üniversitesi araştırmacıları, beyin dokusuna benzer şekilde büyüyen ve çalışan kültürler oluşturmak için yeni bir 3D baskı yaklaşımı geliştirdiler. Geleneksel 3D-baskı, “biyo-mürekkebi” bir pasta gibi dikey olarak katmanlamayı içerirken, ekip bunun yerine makinelerini domino oynar gibi yatay olarak yazdırmakla görevlendirdi.
New Atlas’ın açıkladığı gibi, araştırmacılar pluripotent kök hücrelerden (birden fazla farklı hücre tipine dönüşebilen) yetiştirilen nöronları, kanın pıhtılaşmasında rol oynayan biyomateryaller olan fibrinojen ve trombin ile yapılan yeni bir biyo-mürekkep jelinin içine yerleştirdiler. Daha sonra başka hidrojellerin eklenmesi biyo-mürekkebin gevşemesine yardımcı olarak önceki 3D baskılı doku deneylerinde karşılaşılan 3 sorunu çözdü.
Araştırma lideri ve UW-Madison sinirbilim ve nöroloji profesörü Su-Chun Zhang’a göre, ortaya çıkan doku yapısını koruyacak kadar esnek, ancak aynı zamanda nöronlar için yeterli düzeyde oksijen ve besin alımına izin verecek kadar da şekillendirilebilir.
Zhang, üniversitenin yakın tarihli bir profilinde şöyle açıklıyor: “Doku hala bir arada tutmak için yeterli yapıya sahip ancak nöronların birbiri içinde büyümesine ve birbirleriyle konuşmaya başlamasına izin verecek kadar yumuşak.”
Yatay yapıları nedeniyle, yeni doku hücreleri yalnızca her katman içinde değil, aynı zamanda insan nöronları gibi katmanlar arasında da bağlantılar oluşturdu. Yeni yapılar nörotransmitter üretimi sayesinde etkileşime girebildi ve hatta 3D baskılı doku içinde destek hücre ağları oluşturdu.
Bu deneylerde ekip hem serebral korteks hem de striatum kültürlerini bastı. Zhang, çok farklı işlevlerden sorumlu olmasına rağmen (ilki düşünce, dil ve istemli hareketle ilişkili; ikincisi görsel bilgiye bağlı), 3D baskılı iki dokunun yine de “çok özel ve spesifik bir şekilde” iletişim kurabildiğini söyledi.
Zhang’a göre araştırmacılar tekniklerinin sadece bu iki tür kültür oluşturmakla sınırlı olmadığına, varsayımsal olarak “herhangi bir zamanda hemen hemen her tür nöron [sic]” oluşturabileceğine inanıyor. Bu, 3D baskı yönteminin sonunda beynin sağlıklı kısımlarının Alzheimer’dan etkilenen kısımlarla nasıl etkileşime girdiğini incelemeye, Downs sendromundaki hücre sinyal yollarını incelemeye ve yeni ilaçları test etmek için doku kullanmaya yardımcı olabileceği anlamına geliyor.
Zhang, “Beynimiz ağlar halinde çalışır,” diye açıkladı. “Beyin dokusunu bu şekilde yazdırmak istiyoruz çünkü hücreler kendi başlarına çalışmazlar. Birbirleriyle konuşurlar. Beynimiz bu şekilde çalışıyor ve onu gerçekten anlamak için bu şekilde hep birlikte çalışılması gerekiyor.”
*Bu yazı Scientists have 3D bioprinted functioning human brain tissue başlıklı yazıdan çevrilmiştir.
