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Cellules souche d'utilisation de chercheurs pour produire le modèle neural in vitro du tissu 3D

Les chercheurs à l'Université de l'Illinois au l'Urbana-Champagne ont avec succès employé des cellules souche pour concevoir le tissu nerveux vivant de biohybrid pour développer les modèles 3D des réseaux neuronaux avec les espoirs de gagner une meilleure compréhension de la façon dont le cerveau et ces réseaux fonctionnent.

Le premier auteur, Gelson Païen-Diaz-Diaz, compare le tissu produit à une unité de traitement par ordinateur, qui a fourni le principe fondamental au superordinateur d'aujourd'hui. Païen-Diaz est un étudiant de troisième cycle dans le groupe de prof. Rashid Bashir dans le service de la bio-ingénierie à l'université de l'ingéniérie de Grainger. Bashir est également le doyen de l'université. « Pouvoir former le tissu à trois dimensions se composant des neurones peut nous donner la capacité de développer des modèles de tissu pour le dépistage des drogues ou des unités de traitement pour les ordinateurs biologiques », Païen-Diaz a dit.

Le cerveau est provocant pour étudier personne réelle, mais en pouvant comprendre comment ces réseaux se développent utilisant un modèle 3D en dehors des promesses de fuselage de donner à des chercheurs un outil neuf pour comprendre mieux comment cela fonctionne. Ces modèles pourront aider à comprendre comment les anomalies forment, par exemple ce que provoque les maladies telles qu'Alzheimer.

L'équipe pouvait donner la géométrie 3D au tissu vivant fait de neurones que l'optogenetics, ainsi eux pourrait être activé avec la lumière bleue. Ces tissus pourraient être employés pour étudier les comportements complexes qui se produisent dans le cerveau et comment ces tissus réagissent avec des médicaments neufs étant développés. Il pourrait également signifier moins dépendant sur des animaux pour vérifier ces médicaments à l'avenir.

« Si nous pouvons régler comment ces neurones communiquent les uns avec les autres, si nous pouvons les former utilisant l'optogenetics, si nous pouvons les programmer, alors nous pouvons potentiellement employer pour remplir des fonctionnements de bureau d'études, » Bashir a dit. « À l'avenir, notre espoir est celui en pouvant concevoir ces le tissu neural, nous peut commencer à réaliser les unités de traitement biologiques et les ordinateurs biologiques, assimilés au cerveau. »

Le projet a été financé par un centre EBICS (comportements émergents de la science et technologie de NSF des systèmes cellulaires Integrated) et ce mois publié dans les démarches de l'académie nationale des sciences. Il a été inspiré par le travail effectué il y a cinq ans dans des muscles de fonctionnement se développants, où des chercheurs dans le laboratoire de Bashir, les bio robots développés qui peuvent marcher une fois stimulés avec l'électricité ou la lumière.

Ces travaux récents ont été effectués par l'équipe interdisciplinaire se composent de Païen-Diaz, de Bashir, de Karla Ramos-Cruz de la bio-ingénierie, de Richard Sam de l'école de moléculaire et de la biologie cellulaire, de Mikhail Kandel et prof. Gabriel Popescu d'élém. élect. et d'ingénierie informatique, et d'Onur Aydin et prof. Taher Saif de scientifique et technique mécanique.

Dans cette étude, l'équipe a développé les imitateurs neuraux de tissu qui peuvent former différentes formes. Les hydrogels et la fibrine utilisés par équipe pour effectuer le mm aux structures d'écaille de centimètre qui n'a pas les échafaudages rigides et peut être moulé dans un certain nombre de formes désirées.

C'est un paquet de centaines aux milliers de microns de cellules qui contient beaucoup de populations avec un renivellement génétique assimilé in vivo aux tissus. Comme nous continuons développez ces méthodes de bio-fabrication, nous devrait pouvoir capter les beaucoup de les phénomènes qui se produit in vivo. Une fois que nous pouvons prouver cela, nous pourrons imiter la morphologie que nous voyons dans le cerveau. Une fois que nous prouvons que le tissu conçu en dehors du fuselage est assimilé au tissu dans le fuselage, puis nous pouvons alors les fabriquer maintes et maintes fois. »

Gelson Païen-Diaz, premier auteur

Sans compter que le contrôle de médicament, l'équipe est particulièrement intéressée à pouvoir récapituler la voie que ces réseaux pourraient développer apprendre et mémoire.

« Pouvoir fabriquer ces imitateurs de tissu en dehors du fuselage nous permet de caractériser et étudier leur activité électrique en détail, » Païen-Diaz a mis l'accent sur. « l'ensemble grand de règles de modèle dues à la structure 3D et aux formes te donne la liberté beaucoup plus expérimentale et ouvre les horizons neufs de la recherche dans la neurologie, le médicament, et les applications de bureau d'études. »

Source:
Journal reference:

Pagan-Diaz, G.J., et al. (2019) Engineering geometrical 3-dimensional untethered in vitro neural tissue mimic. Proceedings of the National Academy of Sciences. doi.org/10.1073/pnas.1916138116.