3D打印神经干细胞为修复脑损伤带来希望

研究人员开发了一种方法，通过展示3D打印干细胞复制大脑皮层复杂结构的能力，为脑损伤的定制治疗提供了潜力。

组织工程在再生医学领域的发展中继续发挥着不可或缺的作用。大量研究表明，组织工程方法可以成功修复和恢复受损的器官和组织，例如骨骼、软骨和皮肤。然而，重新认识由分层细胞成分（例如大脑皮层）组成的结构的复杂性提出了挑战。

脑损伤，包括中风、脑肿瘤和癫痫的手术干预引起的脑损伤，可能会导致大脑皮层损伤。这反过来又会导致运动障碍和认知功能障碍。

目前，尚无有效的脑损伤治疗方法。

用于组织修复的再生疗法，特别是那些涉及使用患者自身干细胞进行植入的疗法，作为治疗脑损伤的未来途径具有巨大的潜力。然而，一个重大挑战是缺乏可靠的方法来确保这些植入的干细胞复制大脑的复杂结构。

在最新进展中，英国牛津大学的一组研究人员开发了一种新技术，可以3D打印神经干细胞来模拟大脑的结构，特别是大脑皮层。

研究人员结合生长因子和化学物质，诱导人类诱导多能干细胞（hiPSC）分化为两种神经祖细胞。然后，将包含hiPSC衍生的神经祖细胞的液滴进行3D打印，以形成组织成两层的大脑皮质组织。培养时，生物标志物表达表明打印的组织保持了其分层细胞结构。

此外，研究小组还将三维打印组织植入活体小鼠脑片中，观察信号活动以及神经过程的投射和神经元的迁移。他们的观察结果表明，打印组织已成功融入脑片。

该研究的资深作者弗朗西斯-塞勒（Francis Szele）评论说：”活体脑片的使用为研究3D打印在大脑修复中的作用提供了一个强大的平台。这是在体外研究3D打印皮质柱发育和在动物损伤模型中将其融入大脑之间的一座天然桥梁。

这项研究为使用由患者自身诱导多能干细胞创建的三维组织治疗脑损伤的个性化植入物奠定了技术基础。展望未来，研究人员正在努力改进液滴打印技术，以模拟人脑生产复杂的多层大脑皮层组织。

该研究的资深作者Linna Zhou补充说：”我们的液滴打印技术提供了一种方法，可以设计出具有所需结构的活体三维组织，这让我们离创造个性化的脑损伤植入治疗方法更近了一步。

参考资料：Jin Y, Mikhailova E, Lei M et al. Integration of 3D-printed cerebral cortical tissue into an ex vivo lesioned brain slice. Nat Commun. 14, 5986 (2023).

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