Bilim insanları insan beyni gibi çalışan ve 3D yazıcıda basılan beyin dokusunu tanıttı

Bilim insanları yıllardır “beyin organoidleri” yaratıyor, yani insan kök hücrelerinden laboratuvar ortamında minyatür beyin benzeri yapılar oluşturuyorlar. Ama laboratuvarda yetiştirilen bu küçük örneklerin bazı sınırlamaları var. Bilim insanları için en sinir bozucu sorunlardan biri organoidin işlevselliğini ve kullanımını sınırlayan tasarımlarında kontrollerinin olamaması.

Araştırmacılar uzun zamandır 3D baskı yönteminin bu soruna bir çözüm sunabileceğini düşünüyordu. Ne var ki şimdiye kadarki çalışmalar bunu başarmanın o kadar kolay olmayacağını gözler önüne sermişti. Peki ya bir grup bilim insanının zorlukların üstesinden geldiğini söylesek?

Cell Stem Cell dergisinin yeni sayısında yer alan bir çalışmaya göre Wisconsin-Madison Üniversitesi araştırmacıları beyin dokusuna benzer şekilde büyüyerek işlev gösteren kültürler oluşturmak için yeni bir 3D baskı yöntemi geliştirdi. Geleneksel 3D baskı yöntemi biyo-mürekkebi tıpkı bir pasta gibi dikey olarak döşemekten ibaretken yeni yöntemde makine biyo-mürekkebi domino oynar gibi yatay olarak yazdırıyor.

Baskının yatay olmasının faydası neydi peki? Yeni doku hücreleri her katmanın kendi içinde olduğu gibi katmanlar arasında da bağlantı kurmasına yardımcı oldu; tıpkı bir insan sinir hücresi gibi. Yeni yapılar sinir hücreleri arasında iletişim kurulmasını sağlayan bir kimyasal olan nörotransmitter üretebildiği için etkileşime girebildi ve hatta 3D baskılı doku içinde yardımcı hücre ağları bile oluşturdular.

Araştırmacılar birden fazla farklı hücre tipine dönüşebilen pluripotent kök hücrelerinden yetiştirdikleri sinir hücrelerini kanın pıhtılaşmasında rol oynayan fibrinojen ve trombozdan yapılan yeni bir biyo-mürekkep jelinin içine yerleştirildi. Daha sonra biyo-mürekkebin yumuşaması için içine başka hidrojeller de eklendi; böylece daha önce 3D baskılı doku deneylerinde karşılaşılan üç sorun çözülmüş oldu.

UW-Madison sinirbilim ve nöroloji profesörü, aynı zamanda araştırmanın lideri olan Su-Chun Zhang’a göre ortaya çıkan doku, yapısını koruyacak kadar sağlam ama aynı zamanda sinir hücrelerinin yeterli miktarda oksijen ve besin almasını sağlayacak kadar da esnekti.

Araştırmacılar deneyde hem sinir dokusundan oluşan dış tabaka olan serebral korteksi ve striatum kültürlerini bastı. Serebral korteks düşünce, dil ve istemli hareket ile ilgiliyken, striatum daha çok görsel bilgiyle bağlantılı. Zhang birbirinden farklı işlevleri olan bu iki 3D baskılı dokunun her şeye rağmen “çok özel ve spesifik şekilde” iletişim kurabildiğini söyledi.

Üstelik araştırmacılar yöntemin sadece bu iki tür kültürle sınırlı kalmayacağını düşünüyor. Onlara göre herhangi bir zamanda hemen hemen her tür sinir hücresi oluşturulabilir. Peki böyle bir şey bizim ne işimize yarar? Böyle bir 3D baskı yöntemi, beynin sağlıklı kısımlarının alzheimerdan etkilenen kısımlarla nasıl etkileşime girdiğini incelemek, Down sendromundaki hücresel sinyallere göz atmak ve yeni ilaçları test etmek için insan beyin dokusuna çok benzeyen bu doku örneklerini kullanabileceğimiz anlamına geliyor.

Savaş pratiğinde bir ilk: Ukrayna’nın yeni mühimmatı 3D yazıcı ürünü