인간의 뇌처럼 기능하는 세계 최초 3D 프린팅 신경 조직 만들어 VIDEO: World's First 3D-Printed Neural Tissue Grows And Functions Like a Human Brain

위스콘신-매디슨 대 연구팀

녹색과 적색의 뇌 조직 층

녹색 및 적색으로 염색된 층을 갖는 인쇄된 뇌 조직의 3D 재구성 뷰(Yan et al., Cell Stem Cell, 2024)

연구원들은 실제 인간의 뇌 조직과 같은 방식으로 연결을 발달시키고 형성할 수 있는 최초의 기능적인 3D 프린팅 뇌 조직을 만들었습니다.

위스콘신-매디슨 대학의 한 팀에 의한 이 놀라운 성과는 신경과학자들에게 뇌세포와 인간 뇌의 다른 부분들 사이의 의사소통을 연구하기 위한 새로운 도구를 제공하고, 잠재적으로 알츠하이머나 파킨슨병과 같은 질병을 치료하는 더 나은 방법으로 이끌 수 있습니다.

"그것은 우리가 줄기세포 생물학, 신경과학, 그리고 많은 신경과 정신 질환의 발병 과정을 보는 방식을 바꿀 수 있습니다," 라고 이 연구를 설명하는 새로운 논문의 수석 저자인 신경과학자 수춘 장이 말합니다.

Zhang과 그의 팀은 그것이 특별한 바이오 프린팅 장비를 필요로 하지 않기 때문에 많은 실험실들이 그들의 새로운 방법을 사용할 수 있을 것이라고 말합니다. 게다가, 그 조직은 건강을 유지하기 쉽고 대부분의 실험실에서 보통 발견되는 현미경과 다른 장비들로 연구될 수 있습니다.

3D 바이오 프린팅(3D bioprinting)은 살아있는 구조물을 만들기 위해 물질, 세포 및 기타 구성 요소를 층층이 쌓아서 만드는 컴퓨터 유도 프로세스로, 복제된 조직을 생성할 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있으며, 경우에 따라서는 실제 조직을 대체할 수도 있습니다.

"우리는 조직을 디자인적으로 인쇄할 수 있기 때문에, 인간의 뇌 네트워크가 어떻게 작동하는지를 볼 수 있는 정의된 시스템을 가질 수 있습니다," 라고 장 씨가 말했습니다. "우리는 특정한 조건에서 신경 세포들이 서로 어떻게 대화하는지를 매우 구체적으로 볼 수 있습니다."

WION

동물 모델이 뇌의 복잡성을 완전히 복제할 수 없기 때문에 건강과 질병을 연구하기 위한 인간의 뇌 네트워크를 이해하기 위해서는 살아있는 인간 신경 조직의 신뢰할 수 있는 모델이 필요하다고 연구원들은 설명합니다.

하지만 아직까지 3D로 출력된 대부분의 조직은 기능적인 인간의 뇌 조직을 출력하는 데 어려움이 있고 세포 간의 연결이 제대로 되지 않습니다. 뉴런은 조직의 구조를 그대로 유지하면서 성숙할 수 있어야 하며, 성상세포와 같은 세포를 지원하는 것이 조직이 제대로 기능하기 위해 필수적입니다.

이전의 시도들은 신경 세포가 쉽게 이동하는 것을 막는 난분해성 스캐폴드를 사용했습니다. 연구팀은 기존의 수직 레이어 대신 유도만능 줄기세포에서 유래한 뉴런의 수평 레이어를 사용하여 이전의 방법보다 부드러운 '바이오잉크' 젤에 넣었습니다.