Stampa 3D di tessuto cerebrale: un passo avanti nella ricerca neurologica
Un team di ricercatori dell’Università di Ingegneria di Monash, in Australia, ha utilizzato cellule cerebrali di ratti per creare tessuto cerebrale tridimensionale, composto da sostanza grigia e bianca. Questo è stato possibile grazie all’uso di “bioinchiostri”, che hanno permesso la creazione di reti neuronali 3D in grado di crescere, trasmettere e reagire ai segnali nervosi in condizioni di laboratorio controllate.
Il bioinchiostro è composto da cellule nervose vive (neuroni) e un materiale di supporto che ospita il materiale biologico. I ricercatori sono riusciti a replicare la configurazione anatomica della sostanza grigia e bianca del cervello umano. Questo progresso potrebbe stimolare ulteriori ricerche sulle implicazioni delle malattie nervose, sui test farmacologici e, potenzialmente, sulla rigenerazione delle cellule nervose. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati in Advanced Healthcare Materials.
Tipi di cellule cerebrali
Il materiale biologico utilizzato nella ricerca includeva astrocyti e neuroni corticali derivati dai cervelli dei ratti. Gli astrocyti sono un tipo di cellule gliali che forniscono supporto strutturale, gestiscono l’apporto di nutrienti, il flusso sanguigno, i livelli di neurotrasmettitori e l’equilibrio ionico nel cervello.
I neuroni corticali, invece, sono cellule cerebrali altamente evolute che si trovano nella corteccia cerebrale e sono responsabili dell’elaborazione cognitiva avanzata, delle emozioni, dell’elaborazione sensoriale, del controllo motorio e del comportamento. Queste cellule assistono il sistema nervoso nel processare e trasmettere informazioni attraverso la trasmissione di segnali elettrici e chimici. I neuroni corticali svolgono l’elaborazione delle informazioni, mentre gli astrocyti assicurano che l’ambiente microscopico del cervello sia ottimale per l’attività neuronale.
Sostanza grigia e bianca
La sostanza grigia
La sostanza grigia contiene una alta concentrazione di corpi cellulari neuronali ed è responsabile dell’elaborazione delle informazioni. Include anche i dendriti, che sono prolungamenti simili a dita o rami che interagiscono e comunicano con i neuroni adiacenti.
La sostanza bianca
La sostanza bianca è composta principalmente da assoni mielinizzati o fibre nervose che collegano i neuroni in circuiti funzionali. Il termine “mielinizzato” indica che il nervo è rivestito da uno strato isolante di grassi e proteine. La sostanza bianca è responsabile della comunicazione e lo strato isolante attorno alle fibre nervose contribuisce alla trasmissione efficace dei segnali elettrici.
I ricercatori hanno scoperto che i neuroni nella sostanza grigia sviluppata crescevano attivamente attraverso il tessuto della sostanza bianca, utilizzandolo come interfaccia per comunicare con altri neuroni in altri strati.
Risultati elettrizzanti
Attività nervosa in reti neuronali 3D
Nell’ambito dello studio, sono state condotte misurazioni elettrofisiologiche sensibili per confermare l’attività spontanea simile a quella nervosa nelle reti neuronali 3D e per provocare risposte all’attivazione elettrica e farmacologica. La rilevazione dell’attività elettrica rappresenta un significativo progresso sia nelle neuroscienze che nella stampa biologica.
Potenziale delle strutture cerebrali 3D bioprintate
Le strutture cerebrali 3D bioprintate mostrano un potenziale come piattaforma per lo studio della formazione di neuroni e reti, l’indagine degli effetti delle malattie sulla neurotrasmissione e la valutazione degli effetti farmacologici sui neuroni e sul sistema nervoso.
