在最新一期《美國國家科學(xué)院院刊》中，美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納—香檳分校研究人員報告稱，他們開發(fā)出一種構(gòu)建功能性體外神經(jīng)組織模擬物的新方法，利用該方法構(gòu)建的三維(3D)神經(jīng)組織模型，不僅能保持神經(jīng)組織的電生理活性，還可根據(jù)需要將模擬物制成不同形狀的模型，以適應(yīng)多種平臺應(yīng)用。

類人體組織結(jié)構(gòu)的設(shè)計、模型開發(fā)對于生物醫(yī)學(xué)研究和工程應(yīng)用都非常重要。與2D模型相比，3D模型在概括組織結(jié)構(gòu)和功能方面更精準(zhǔn)、有效。如能根據(jù)需要控制要創(chuàng)建的3D組織模型的形狀和大小，則更有助于相關(guān)研究和應(yīng)用開發(fā)。但就體外神經(jīng)組織模型來說，要做到這一點十分困難。

此次伊利諾伊大學(xué)厄巴納—香檳分校研究人員開發(fā)的新方法，使用了干細(xì)胞、纖維蛋白基質(zhì)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(jié)構(gòu)，沒有剛性支架，因此可以根據(jù)需要被制成多種形狀。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)勢讓模擬物具有了更大的應(yīng)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(jīng)組織模型是環(huán)狀的，就可以輕松達成目標(biāo)。

在研究過程中，研究人員先使用了小鼠胚胎干細(xì)胞進行實驗，通過優(yōu)化細(xì)胞播種方案，表征構(gòu)建身體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，重塑細(xì)胞外基質(zhì)，驗證構(gòu)建體電生理活性等系列研究，獲取實驗數(shù)據(jù)。隨后，基于這些實驗發(fā)現(xiàn)，研究人員使用源自人類胚胎干細(xì)胞的神經(jīng)元來制造模型，最終完成了多種形狀的3D人類神經(jīng)組織模擬物的構(gòu)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(jīng)組織模型的設(shè)計開發(fā)，進而提供更好的工具，幫助科學(xué)家更深刻地理解神經(jīng)科學(xué)和各類神經(jīng)疾病，推進疾病研究和新藥開發(fā)。