Ученые из Уппсальского университета с помощью 3D-принтера создали модель, похожую на человеческую нервную ткань. Ее можно вырастить из клеток самого пациента, а затем использовать для тестирования лекарств в лаборатории.

Двигательные нейроны — это нервные клетки, которые передают сигналы от мозга и спинного мозга к мышцам. При таких болезнях, как боковой амиотрофический склероз (БАС), эти клетки разрушаются, что приводит к слабости мышц и параличу. В среднем после постановки диагноза пациенты живут около четырех лет, постепенно теряя способность двигаться и дышать. Пока что болезнь неизлечима, но некоторые препараты могут замедлить ее развитие.

В новом исследовании, опубликованном в издании International Journal of Bioprinting, ученые показали, что с помощью 3D-печати можно создавать органоиды — модели, имитирующие нервную ткань. Такие двигательные органоиды можно использовать для тестирования лекарств или персонализированной медицины.

Органоид — это миниатюрная упрощенная версия органа, выращенная в лаборатории из стволовых клеток. Она повторяет ключевые свойства настоящей ткани, но не имеет кровоснабжения и сложной структуры.

Двигательные нейроны находятся в глубине спинного мозга, поэтому мы не можем просто взять и протестировать новые лекарства прямо у пациента с БАС. Наш метод позволяет создать органоиды из его же клеток кожи, а затем вырастить модель спинного мозга, на которой можно проверять терапию, — объясняет Елена Козлова, ведущий автор исследования.

Как это работает

• Ученые взяли стволовые клетки кожи и перепрограммировали их в клетки-предшественники двигательных нейронов.
• Смешали их с мягким гелем и напечатали слой за слоем на 3D-принтере.
• В отличие от предыдущих попыток, нейроны начали прорастать не только по поверхности, но и внутри структуры.

Ключевым оказался состав биочернил: они достаточно мягкие, чтобы нейроны могли расти, но при этом держат форму. Чтобы ускорить развитие клеток, в материал добавили мезопористые частицы кремния, пропитанные факторами роста.

Теперь у исследователей есть пошаговая методика, позволяющая печатать стандартизированные модели нервной ткани.  «Это важно для массового тестирования лекарств. В будущем мы сможем добавлять и другие типы клеток, например глиальные, чтобы модель стала еще точнее», — говорит Козлова.

Исследование открывает две возможности:

• Персонализированная медицина — можно тестировать лекарства на моделях из клеток конкретного пациента, предсказывая эффективность и побочные эффекты.
• Ускорение разработки препаратов — лабораторные органоиды дешевле и этичнее, чем испытания на животных или людях.

Особенно ценно для редких болезней вроде БАС, где традиционные методы исследований работают медленно.

Пока органоиды — упрощенная модель. В реальном спинном мозге нейроны взаимодействуют с кровеносными сосудами, иммунными клетками и сложной сетью сигналов. Без этого тесты могут давать «лабораторные» результаты, которые не повторятся в организме.

Ранее ученые нашли причину Альцгеймера и способ ее блокировать.