Mokslininkai kuria pirmaji funkcini 3D smegenu audinio modeli

Norint pasiekti geresni supratima apie zmogaus smegenis, mokslininkai jau seniai siekia, bet sunkiai atsidure, atsizvelgiant i organo sudetinguma ir issukius, studijuodami savo fiziologija gyvame kune. Dabar mokslininkai is Tftso universiteto, Medfordas, MA, sukure 3D audiniu modeli, kuris gali imituoti smegenu funkcijas.
Sis mikroskopo vaizdas rodo neuronus (geltonus), pritvirtintus prie silko pagrindo pastoliu (melynas).
Vaizdo kreditas: Tufts University

Mokslininku komanda, iskaitant vyresniji autoriu David Kaplana, Sterno seimos profesoriu ir Biomedicinines inzinerijos katedros Tuftso inzinerijos mokykloje pirmininka, sako, kad modelis atveria kelia naujiems tyrimams i smegenu funkcija, traumos, ligas ir gydyma.

Neseniai jie paskelbe savo isvadas Nacionalines mokslu akademijos (PNAS) procesai.

Noredami istirti smegenu neuronu funkcija, mokslininkai siuo metu auga petri patiekaluose. Taciau sudetinga smegenu audinio struktura, kuri susideda is atskirtu pilkos ir baltos medziagos sriciu, negali buti dubliuojamas su siais 2D neuronais.

Pilkosios medziagos daugiausia susideda is neuronu lasteliu kunu, o baltaja medziaga sudaro nerviniu pluostu paketai arba aksonai. Sie aksonai yra atsakingi uz signalu perdavima tarp neuronu.

Kai smegenys yra zala arba ligos, pilka ir baltoji daiktai yra paveikti skirtingais budais, o tai reiskia, kad reikia smegenu audiniu modeliu, kurie leidzia kiekviena is siu sriciu tirti atskirai.

"Yra keletas geru galimybiu studijuoti gyvosios smegenu fiziologija, taciau tai galbut yra viena didziausiu nepatenkintu klinikiniu poreikiu sriciu, kai manote, kad reikia nauju galimybiu suprasti ir gydyti ivairias neurologiniu sutrikimu, susijusiu su smegenimis , "sako Kaplan.

Mokslininkai neseniai bande sukurti funkcini smegenu audini augdami neuronams tik 3D kolageno geliu, taciau be sekmes. Tokie modeliai greitai mire ir nepavyko sukurti pakankamai stiprios audinio lygio funkcijos.

Taciau "Tufts" komanda rado buda sukurti funkcini 3D smegenu tipo audini, kuris ne tik apima atskirtus pilkos ir baltosios spalvos sriciu regionus, bet taip pat gali gyventi daugiau nei 9 savaites.

Kaip buvo sukurtas 3D smegenu tipo audinys?

Pirma, Kaplan ir jo kolegos sujunge du biomaterialus: silko baltyma ir kolageno pagrindu pagaminta geli. Silko baltymai veike kaip kiausiniai pastoliai, prie kuriu prisijunge neuronai, o gelis skatino nervu pluosto augima.

Tuomet mokslininkai nupjaus kankinta pastolius i spurgos forma ir kolonizavo ja su ziurkiu neuronais, pries uzpildydami speniu viduri su kolageno pagrindu pagaminta geliu, kuris uzfiksavo visa pastolius.

Komanda nustate, kad tik kelias dienas neuronai sukure funkcinius tinklus aplink pastoliu parduotuvese, o nervu pluostai praeina per ziedo viduryje esanti geli, kad sujungtu neuronus is kitos puses. Tai sukure atskirus pilkos ir baltosios spalvos regionus.

Tuomet mokslininkai atliko triju smegenu tipo audiniu eksperimentu serija, siekdami isbandyti savo neuronu sveikata ir funkcija ir palyginti juos su neuronais, augintais naudojant esama 2D metoda, arba tik geliu.

Kaplanas ir jo kolegos surado didesni neuronu augimo ir funkciju genu ekspresija 3D smegenu tipo audiniuose.

Trimatyje esancio smegenu audinio isauge neuronai parode stabilu metabolini aktyvuma beveik 5 savaites, o toks poveikis neuronuose, isaugintuose tik gelyje, pradejo isnykti per 24 valandas. Be to, trimacio smegenu tipo audiniu neuronuose buvo pastebetas elektrinis aktyvumas ir reakcija, panasi i ta, kuri rasta nepazeistose smegenyse.

Komunikave si kurini, Nacionalinis biomedicinos vizijos ir bioinzinerijos institutas, atsakingas uz audiniu inzinerijos programa Rosemarie Hunziker, kuris finansavo si tyrima, sako:

"Sis darbas yra isskirtinis veiksnys. Jis sujungia gilu smegenu fiziologijos supratima su dideliu ir auganciu bioinzinerijos irankiu komplektu, siekiant sukurti tokia aplinka, kuri yra butina ir pakankama smegenu funkcijai imituoti".

Modelis galetu pagerinti smegenu funkcijos, suzeidimu ir ligu tyrimus

Kadangi 3D smegenu tipo audinys atrode funkcionalus, komanda norejo suzinoti, ar ju modelis galetu buti naudingas trauminio smegenu suzalojimo (TBI) tyrimui.

Jie modeliuodavo TBI, pakeliant svorius i modeli is skirtingu auksciu. Jie nustate, kad chemine ir elektrine veikla audiniu neuronuose pasikeite po TBI, kuria, pasak mokslininku, yra panasi i TBI tyrimu su gyvunais atliktus stebejimus.

Pasak Kaplano, sie rezultatai rodo, kad 3D smegenu tipo audiniu modelis galetu buti veiksmingesnis smegenu suzalojimo tyrimo budas.

"Turedami sistema, jus is esmes galite stebeti audiniu reakcija i traumini smegenu suzalojima realiu laiku", - aiskina jis. "Svarbiausia, jus taip pat galite pradeti stebeti remonta ir kas vyksta ilgiau."

Taciau sio modelio privalumai nesibaigia. Kaplan pazymi, kad smegenu tipo audinys isgyveno daugiau nei 2 menesius, o tai reiskia, kad mokslininkai galetu geriau suprasti smegenu sutrikimu ivairove:

"Tas faktas, kad mes galime islaikyti si audini daugeli menesiu laboratorijoje, reiskia, kad mes galime pradeti nagrineti neurologines ligas tokiais budais, kuriais jus negalite kitaip, nes jums reikia ilgu terminu, kad galetumete istirti kai kurias pagrindines smegenu ligas".

"Geri modeliai leidzia issamiai isbandyti kietas hipotezes.Tikimes, kad sio modelio naudojimas gali pagreitinti smegenu disfunkcijos gydyma, taip pat pasiulyti geresni buda normaliai smegenu fiziologijai istirti ", - pridure Hunziker.

Mokslininkai sako, kad dabar planuoja modeliuoti modeli, kad jis taptu dar labiau panasus i smegenis. Jie jau nustate, kad jie gali pakoreguoti spurgu pastolius, kad butu itraukti sesi ziedai, kuriu kiekvienas gali buti kolonizuotas su skirtingais neuronais. Tai, sako komanda, imituotu sesis zmogaus smegenu zieves sluoksnius.

Praeitais metais, Medicinos naujienos siandien pranese zurnale paskelbtame tyrime Gamta, parodydamas, kaip mokslininkai sekmingai isaugo is "kamieniniu lasteliu" "mini smegenu".

Bendros gimimo normos nukrenta kaip Amerikos ekonomikos ikandimas

JAV mergaiciu paaugliu procentas, nesciosioms iki pilno amziaus, 2010 m. Sumazejo iki rekordiskai zemo lygio, apie tai pranese CDC (Ligos kontroles ir prevencijos centrai) paskelbta nauja ataskaita "Gimusieji: preliminarus 2010 m. Duomenys". savaite, kaip ir daugelyje moteru reprodukcinio amziaus gimstamumas.

(Health)

Bendras anestetikas gali sutrikdyti smegenu vystymasi vaikams

Is peliu atlikto tyrimo nustatoma, kad bendras bendrasis anestetikas, vadinamas izofluranu, labai sutrikdo neuronu augima besivystanciose smegenyse. Sios nerima keliancios isvados patvirtina daugybe ankstesniu tyrimu. Ar apskritai anestetikai gali pakeisti smegenu vystymasi kudikiams? Jungtinese Amerikos Valstijose kiekvienais metais simtai tukstanciu vaiku naudojami bendrieji anestezijos preparatai.

(Health)