研究人員開發了一種方法，通過展示3D打印干細胞復制大腦皮層復雜結構的能力，為腦損傷的定制治療提供了潛力。

組織工程在再生醫學領域的發展中繼續發揮著不可或缺的作用。大量研究表明，組織工程方法可以成功修復和恢復受損的器官和組織，例如骨骼、軟骨和皮膚。然而，重新認識由分層細胞成分（例如大腦皮層）組成的結構的復雜性提出了挑戰。

3D打印神經干細胞為修復腦損傷帶來希望

腦損傷，包括中風、腦腫瘤和癲癇的手術干預引起的腦損傷，可能會導致大腦皮層損傷。這反過來又會導致運動障礙和認知功能障礙。

目前，尚無有效的腦損傷治療方法。

用于組織修復的再生療法，特別是那些涉及使用患者自身干細胞進行植入的療法，作為治療腦損傷的未來途徑具有巨大的潛力。然而，一個重大挑戰是缺乏可靠的方法來確保這些植入的干細胞復制大腦的復雜結構。

在最新進展中，英國牛津大學的一組研究人員開發了一種新技術，可以3D打印神經干細胞來模擬大腦的結構，特別是大腦皮層。

研究人員結合生長因子和化學物質，誘導人類誘導多能干細胞（hiPSC）分化為兩種神經祖細胞。然后，將包含hiPSC衍生的神經祖細胞的液滴進行3D打印，以形成組織成兩層的大腦皮質組織。培養時，生物標志物表達表明打印的組織保持了其分層細胞結構。

此外，研究小組還將三維打印組織植入活體小鼠腦片中，觀察信號活動以及神經過程的投射和神經元的遷移。他們的觀察結果表明，打印組織已成功融入腦片。

該研究的資深作者弗朗西斯-塞勒（Francis Szele）評論說：”活體腦片的使用為研究3D打印在大腦修復中的作用提供了一個強大的平臺。這是在體外研究3D打印皮質柱發育和在動物損傷模型中將其融入大腦之間的一座天然橋梁。

這項研究為使用由患者自身誘導多能干細胞創建的三維組織治療腦損傷的個性化植入物奠定了技術基礎。展望未來，研究人員正在努力改進液滴打印技術，以模擬人腦生產復雜的多層大腦皮層組織。

該研究的資深作者Linna Zhou補充說：”我們的液滴打印技術提供了一種方法，可以設計出具有所需結構的活體三維組織，這讓我們離創造個性化的腦損傷植入治療方法更近了一步。

參考資料：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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