美國科研人員利用新方法構建體外3D神經組織模型

利用新方法創建的不同形狀的神經組織模擬物。圖片來源：伊利諾伊大學格蘭杰工程學院官網

科技日報華盛頓12月11日電 (記者劉海英)在最新一期《美國國家科學院院刊》中，美國伊利諾伊大學厄巴納—香檳分校研究人員報告稱，他們開發出一種構建功能性體外神經組織模擬物的新方法，利用該方法構建的三維(3D)神經組織模型，不僅能保持神經組織的電生理活性，還可根據需要將模擬物制成不同形狀的模型，以適應多種平臺應用。

類人體組織結構的設計、模型開發對于生物醫學研究和工程應用都非常重要。與2D模型相比，3D模型在概括組織結構和功能方面更精準、有效。如能根據需要控制要創建的3D組織模型的形狀和大小，則更有助于相關研究和應用開發。但就體外神經組織模型來說，要做到這一點十分困難。

此次伊利諾伊大學厄巴納—香檳分校研究人員開發的新方法，使用了干細胞、纖維蛋白基質和3D打印模具。由水凝膠和纖維蛋白制成的毫米到厘米級結構，沒有剛性支架，因此可以根據需要被制成多種形狀。這種結構優勢讓模擬物具有了更大的應用空間，例如，將其放置在一個圓柱形玻璃棒上，在以前是很難做到的，但如果這個3D神經組織模型是環狀的，就可以輕松達成目標。

在研究過程中，研究人員先使用了小鼠胚胎干細胞進行實驗，通過優化細胞播種方案，表征構建身體內部結構，重塑細胞外基質，驗證構建體電生理活性等系列研究，獲取實驗數據。隨后，基于這些實驗發現，研究人員使用源自人類胚胎干細胞的神經元來制造模型，最終完成了多種形狀的3D人類神經組織模擬物的構建。

研究人員表示，他們的新方法有助于推動各種體外功能性神經組織模型的設計開發，進而提供更好的工具，幫助科學家更深刻地理解神經科學和各類神經疾病，推進疾病研究和新藥開發。

總編輯圈點

神經系統的損傷是一種嚴重影響人們生活的疾病，而目前針對這類損傷，還沒有一種特效性的療法。因為神經組織包括數量極其龐大的神經元，而它們接受刺激、傳導沖動和整合信息的能力，人類至今也不能說了解透徹。鑒于此，一個源自人類胚胎干細胞的神經元形成的3D神經模型，就具有無可比擬的研究參考價值，科學家可以從中更好地了解神經訊號傳遞、學習以及退化的復雜過程，最終在治療中，實現對癥下藥。