Para ilmuwan di Universitas Wisconsin-Madison berhasil mencetak jaringan otak manusia secara 3D, yang dapat tumbuh dan berfungsi seperti aslinya, untuk pertama kalinya di dunia.
“Ini bisa menjadi model yang sangat kuat untuk membantu kita memahami bagaimana sel-sel otak dan bagian-bagian otak berkomunikasi pada manusia,” kata profesor ilmu saraf dan neurologi Universitas Wisconsin-Madison, Su-Chun Zhang, penulis utama studi tersebut. pernyataan. “Ini bisa mengubah cara kita memandang biologi sel induk, ilmu saraf dan patogenesis banyak gangguan neurologis dan kejiwaan.”
Terobosan ini berpotensi memberikan alat yang serbaguna dan ampuh bagi para peneliti untuk mengatasi beberapa tantangan terbesar dalam ilmu saraf saat ini, seperti pencarian obat untuk penyakit seperti Alzheimer dan Parkinson.
Teknologi pencetakan 3D telah mengalami kemajuan pesat dalam beberapa tahun terakhir, sehingga memunculkan sejumlah aplikasi yang mengesankan. Apakah kura-kura Anda membutuhkan satu set roda, Anda ingin memasak dua hidangan yang lezat, atau Anda ingin melihat robot ular tumbuh menuju cahaya, pencetakan 3D dapat membantu.
Namun meskipun banyak kegunaannya, upaya untuk mencetak jaringan otak secara 3D hanya memiliki keberhasilan yang terbatas. Inovasi ini muncul ketika sebuah tim di UW-Madison benar-benar memutuskan untuk mengatasi masalah tersebut.
Daripada menumpuk lapisan secara vertikal, seperti halnya pencetakan 3D tradisional, mereka memutuskan untuk bekerja secara horizontal. Mereka menumbuhkan sel-sel otak dari sel-sel induk berpotensi majemuk yang diinduksi dan menempatkannya seperti sederetan pensil dalam gel lembut yang mereka sebut “bio-tinta”.
“Jaringan masih memiliki struktur yang cukup untuk menyatukannya, namun cukup lunak untuk memungkinkan neuron tumbuh satu sama lain dan mulai berbicara satu sama lain,” jelas Zhang. Hal ini sangat penting jika Anda ingin jaringan Anda dapat tumbuh dan berkembang. . seperti yang terjadi pada tubuh manusia.
“Jaringan kita masih relatif tipis, dan ini memudahkan neuron mendapatkan cukup oksigen dan nutrisi dari media pertumbuhan,” tambah penulis pertama Yuanwei Yan.
Neuron dapat menembus setiap lapisan gel yang tercetak dan membentuk koneksi antar-neuron seperti jaringan koneksi kompleks di dalam otak. Mereka dapat mengirim sinyal, membentuk jaringan, dan berinteraksi dengan melepaskan neurotransmiter. Tim bahkan menambahkan jenis sel lain – astrosit – ke jaringan yang menghubungkan neuron.
“Laboratorium kami sangat istimewa karena kami mampu memproduksi hampir semua jenis neuron kapan saja. Lalu kami dapat menggabungkannya hampir kapan saja dan dengan cara apa pun yang kami suka,” kata Zhang.
Para penulis mengatakan tingkat presisi dan kontrol ini melampaui apa yang mungkin dilakukan dengan apa yang disebut “otak mini”, organoid otak manusia yang tumbuh dari sel induk. Mereka selanjutnya menguji sistem pencetakan 3D dengan memproduksi jaringan dari dua wilayah berbeda di otak.
Sel kortikal merah dan sel striatal hijau dapat dilihat pada pemindaian beberapa jaringan cetakan 3D ini.
Kredit gambar: Waisman Center, Universitas Wisconsin-Madison
“Kami mencetak korteks serebral dan striatum dan apa yang kami temukan cukup mengejutkan. “Meskipun kami mencetak sel-sel berbeda dari bagian otak yang berbeda, mereka masih dapat berkomunikasi satu sama lain dengan cara yang sangat istimewa dan spesifik,” jelas Zhang.
Tim berharap teknik mereka dapat diakses oleh banyak laboratorium lain karena tidak memerlukan banyak peralatan mewah, namun mereka juga berupaya melakukan perbaikan untuk aplikasi yang lebih terspesialisasi.
“Di masa lalu, kita sering hanya melihat satu hal pada satu waktu, yang berarti kita sering kehilangan beberapa komponen penting,” kata Zhang. “Otak kita bekerja dalam jaringan. Kami ingin mencetak jaringan otak dengan cara ini karena sel tidak bekerja sendiri. Mereka berbicara bersama. Beginilah cara otak kita bekerja dan perlu dipelajari seperti ini untuk benar-benar memahaminya.”
Studi ini dipublikasikan di jurnal Cell Stem Cell.
+ There are no comments
Add yours