Sciencemag.cz
Doporučujeme
Lidské neurony mají v případě poškození (degenerativním onemocněním, úrazem, zánětem…) jen velmi omezené možnosti vlastní regenerace. Obnova neuronových sítí a jejich normální funkce je proto významnou výzvou mj. i pro tkáňové inženýrství.
Orit Shefi a Reut Plen z izraelské Bar-Ilan University nyní za tímto účelem přišli s novou technikou. Magnetické nanočástice oxidu železa implantovali do nervových progenitorových buněk (tedy prekurzorů neuronů), čímž z nich vytvořili nezávislé magnetické jednotky. Poté tyto buňky ovládali pomocí změn magnetických polí a dálkově řídili jejich pohyb v trojrozměrném a vícevrstvém kolagenovém substrátu, který napodoboval vlastnosti přirozené tkáně. Vědců se takto podařilo vytvořit trojrozměrné minimozky – funkční a vícevrstvé neuronové sítě napodobují prvky v mozku savců. Poté, co kolagenový roztok ztuhl do gelu, zůstaly buňky na svém (předem určeném) místě. Během několika dní se pak tyto buňky vyvinuly ve zralé neurony, vytvořily rozšíření a spojení, vykazovaly elektrickou aktivitu a v kolagenovém gelu prospívaly nejméně 21 dní.
„Vzhledem k tomu, že námi vytvořené 3D neuronové sítě simulují vrozené vlastnosti lidských mozkových tkání, mohou být použity jako experimentální minimozky a sloužit jako model pro studium léků. ke zkoumání komunikace mezi tkáněmi a jako způsob vytváření umělých sítí na rozhraní mezi inženýrskými a biologickými systémy,“ uvádí Reuth Plen. „Model navíc nabízí nadějnou perspektivu vstřikování gelu s buňkami v tekutém stavu do nervového systému. Následovalo by uspořádání buněk do správné struktury za pomoci magnetických polí. Výhodou použití této metody je, že magnetické pole může neinvazivně působit i na buňky umístěné hluboko v těle.“
Magnetické částice použité v rámci experimentů byly pokryty biokompatibilním proteinem, který podpořil jejich pronikání do buněk. Nicméně ani částice oxidu železa samy o sobě nejsou nijak nebezpečné. Americký FDA (Food and Drug Administration, Úřad pro kontrolu potravin a léčiv) již schválil použití magnetických nanočástic pro diagnostické a zobrazovací účely i léčbu těžkých poranění.
Reut Plen et al, Bioengineering 3D Neural Networks Using Magnetic Manipulations, Advanced Functional Materials (2022). DOI: 10.1002/adfm.202204925
Zdroj: Bar-Ilan University / Phys.org
