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Cellule staminali di uso dei ricercatori per creare il modello neurale in vitro del tessuto 3D

I ricercatori all'università dell'Illinois aUrbana-Champagne hanno usato con successo le cellule staminali per costruire il tessuto nervoso vivente del biohybrid per sviluppare i modelli 3D delle reti neurali con le speranze del guadagno della comprensione migliore di come il cervello e queste reti funzionano.

Il primo autore, Gelson Pagano-Diaz-Diaz, paragona il tessuto prodotto ad un'unità di elaborazione del computer, che ha fornito il principio di base all'odierno supercomputer. Pagano-Diaz è un dottorando nel gruppo di prof. Rashid Bashir nel dipartimento della bioingegneria alla facoltà di ingegneria di Grainger. Bashir è egualmente il decano dell'istituto universitario. “Potere formare il tessuto dimensionale 3 che consiste dei neuroni può darci la capacità di sviluppare i modelli del tessuto per la selezione della droga o unità di elaborazione per i computer biologici„, Pagano-Diaz ha detto.

Il cervello è provocatorio studiare in persona reale, ma potere capire come queste reti si sviluppano facendo uso di un modello 3D fuori delle promesse dell'organismo dare a ricercatori un nuovo strumento per capire meglio come funziona. Questi modelli potranno contribuire a capire come le anomalie si formano, per esempio che cosa provoca le malattie quale Alzheimer.

Il gruppo poteva dare la geometria 3D al tessuto vivente fatto dei neuroni che il optogenetics, in modo da essi potrebbe essere attivato con indicatore luminoso blu. Questi tessuti potrebbero essere usati per studiare i comportamenti complessi che accadono nel cervello e come questi tessuti reagiscono con le nuove droghe che sono diventate. Potrebbe anche significare meno fiducioso negli animali provare queste droghe in futuro.

“Se possiamo gestire come questi neuroni comunicano a vicenda, se possiamo prepararli facendo uso del optogenetics, se possiamo programmarli, quindi possiamo potenzialmente usare per eseguire le funzioni di assistenza tecnica,„ Bashir ha detto. “In futuro, la nostra speranza è quella potendo progettare questo il tessuto neurale, noi può cominciare a realizzare le unità di elaborazione biologiche ed i computer biologici, simili al cervello.„

Il progetto è stato costituito un fondo per attraverso un centro EBICS (comportamenti emergenti di scienza e tecnologia del NSF dei sistemi cellulari Integrated) ed ha pubblicato questo mese negli atti dell'Accademia nazionale delle scienze. È stato ispirato tramite lavoro fatto cinque anni fa in muscoli di funzionamento di sviluppo, in cui ricercatori nel laboratorio di Bashir, bio- bots sviluppati che possono camminare una volta stimolati con l'elettricità o l'indicatore luminoso.

Questo lavoro recente è stato realizzato dal gruppo interdisciplinare consiste di Pagano-Diaz, di Bashir, di Karla Ramos-Cruz dalla bioingegneria, di Richard Sam dal banco di biologia molecolare e cellulare, di Mikhail Kandel e prof. Gabriel Popescu da elettrico e da ingegneria informatica e di Onur Aydin e prof. Taher Saif da scienza e da assistenza tecnica meccaniche.

In questo studio, il gruppo ha sviluppato i mimi neurali del tessuto che possono formare le forme differenti. Gli idrogel e la fibrina usati gruppo per fare millimetro alle strutture del disgaggio di centimetro che non ha impalcature rigide e può essere modellato in una serie di forme desiderate.

È un gruppo delle centinaia a migliaia di micron delle celle che contiene molte popolazioni con un trucco genetico simile in vivo ai tessuti. Come continuiamo metta a punto questi metodi di bio--montaggio, noi dovrebbe potere catturare i molti fenomeni che accade in vivo. Una volta che possiamo provare quello, potremo imitare la morfologia che vediamo nel cervello. Una volta che indichiamo che il tessuto costruito fuori dell'organismo è simile al tessuto nell'organismo, quindi possiamo poi da costruzione continuamente.„

Gelson Pagano-Diaz, primo autore

Oltre alla prova della droga, il gruppo è particolarmente interessato in potere ricapitolare il modo che queste reti potrebbero sviluppare l'apprendimento e la memoria.

“Potere da costruzione questi mimi del tessuto fuori dell'organismo permette che noi caratterizziamo e studiare la loro attività elettrica nei minimi particolari,„ Pagano-Diaz ha sottolineato. “il vasto insieme delle norme di progettazione dovuto la struttura 3D e le forme vi dà la libertà molto più sperimentale ed apre i nuovi viali della ricerca nella neuroscienza, nella medicina e nelle applicazioni di assistenza tecnica.„

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.