Een team van wetenschappers van de Universiteit van Wisconsin-Madison heeft het eerste 3D-geprinte hersenweefsel ontwikkeld dat kan groeien en functioneren zoals typisch hersenweefsel. Het is een prestatie met belangrijke implicaties voor wetenschappers die de hersenen bestuderen en stoornissen behandelen zoals de ziektes van Alzheimer en Parkinson. "Dit kan een enorm krachtig model zijn om ons te helpen begrijpen hoe hersencellen en delen van de hersenen communiceren bij mensen," aldus Su-Chun Zhang, professor in neurowetenschappen en neurologie aan het Waisman Center van de UW-Madison. "Het zou de manier waarop we kijken naar stamcelbiologie, neurowetenschappen en de pathogenese van vele neurologische en psychiatrische stoornissen kunnen veranderen."
Deze technologische doorbraak, gepubliceerd in Cell Stem Cell, opent nieuwe perspectieven voor het onderzoek van hersenaandoeningen en helpt om de werking van het menselijk brein beter te begrijpen. Door gebruik te maken van geavanceerde bioprinttechnologie, hebben de wetenschappers van de Universiteit van Wisconsin-Madison zelfs neurale netwerken gecreëerd die sterk lijken op die in het menselijke brein.
De wetenschap heeft met de ontwikkeling van 3D-geprint menselijk hersenweefsel een mooie stap gezet in het onderzoek naar hersenaandoeningen. Dit nieuwe onderzoek belooft een dieper inzicht in complexe neurologische aandoeningen en opent de deur naar geavanceerde behandelingen. Deze benadering maakt het echter niet mogelijk om menselijke hersenen in laboratoriumomgevingen op grote schaal te kweken. Wel bieden de geprinte functionele hersenweefsels nieuwe mogelijkheden voor gedetailleerd onderzoek naar de werking van hersenaandoeningen, waaronder Alzheimer en Parkinson.
Hersenweefsel en neurale netwerken
De kern van dit onderzoek is de mogelijkheid om menselijke hersencellen te printen en deze te laten groeien in neurale netwerken. Dit werd bereikt door stamcellen horizontaal in een gelmedium te printen, waardoor de cellen de kans kregen om naar elkaar toe te groeien en functioneel hersenweefsel te vormen. Deze methode verschilt aanzienlijk van eerdere pogingen, waarbij verticaal printen niet de gewenste interactie tussen de cellen bevorderde.
Su-Chun Zhang vertelt op de website van Universiteit Wisconsin-Madison: “Dit kan een enorm krachtig model zijn om ons te helpen begrijpen hoe hersencellen en delen van de hersenen communiceren bij mensen. Het zou de manier waarop we kijken naar stamcelbiologie, neurowetenschappen en de pathogenese van vele neurologische en psychiatrische aandoeningen kunnen veranderen."
Inzicht in menselijk brein
Het primaire doel van deze ontwikkeling is om een beter inzicht te krijgen in de werking van het menselijk brein en de mechanismen achter hersenaandoeningen zoals Alzheimer en Parkinson. Met deze techniek kunnen specifieke ziektemodellen worden ontwikkeld, waardoor onderzoekers de effecten van deze aandoeningen op neurale netwerken gedetailleerder kunnen bestuderen en ook de mogelijke impact van nieuwe behandelingen kunnen testen.
Hoewel de resultaten veelbelovend zijn, erkennen de onderzoekers de beperkingen van het onderzoek. Zo is het nog lang niet mogelijk om de complexiteit van het menselijk brein na te bootsen. Het onderzoek staat nog in de kinderschoenen, en de langetermijneffecten en potentiële toepassingen van 3D-geprint hersenweefsel moeten nog uitgebreid worden onderzocht.
3D-bioprinting in VK
De ontwikkelingen in de VS lopen parallel met onderzoek in het Verenigd Koninkrijk, waar onderzoekers van de Universiteit van Oxford zich richten op het printen van hersenweefsel voor regeneratieve therapieën. Terwijl het Amerikaanse team focust op horizontaal printen om neurale netwerken te vormen voor het onderzoeken van hersenziekten, richt het Engelse team zich op regeneratieve therapieën. Beide benaderingen illustreren de veelzijdigheid van 3D-bioprinting in neurowetenschappelijk onderzoek, maar hebben verschillende einddoelen. Het Amerikaanse onderzoek richt zich namelijk vooral op ziektemodellering terwijl de wetenschappers in Oxford zich vooral richten op het herstel van hersenweefsel.
