Druk 3D i komórki macierzyste nadzieją dla osób z urazami rdzenia kręgowego
Zespół naukowców z University of Minnesota opracował przełomową technikę łączącą druk 3D, hodowle komórek macierzystych i inżynierię tkankową. Badania na zwierzętach pokazują, że stworzona w laboratorium struktura może pomóc w odbudowie przerwanych połączeń nerwowych w rdzeniu kręgowym
Według danych National Spinal Cord Injury Statistical Center w Stanach Zjednoczonych żyje ponad 300 tys. osób z urazami rdzenia kręgowego. Do tej pory nie udało się opracować skutecznej metody całkowitej regeneracji uszkodzeń i odwrócenia paraliżu. Największą przeszkodą pozostaje obumieranie neuronów oraz brak zdolności włókien nerwowych do ponownego wzrostu przez miejsce urazu.
Nowa metoda opracowana w Minnesocie pozwala obejść ten problem. Polega na wytwarzaniu specjalnych rusztowań 3D dla miniaturowych organów – tzw. organoidów – wyposażonych w mikroskopijne kanały. Struktury te zasiedlane są wyspecjalizowanymi neuronami, wyprowadzonymi z ludzkich komórek macierzystych.
„Wykorzystujemy wydrukowane kanały, aby kierować wzrostem komórek macierzystych. Dzięki temu nowe włókna nerwowe rosną w odpowiednim kierunku” – wyjaśnia Guebum Han, pierwszy autor pracy, dawniej badacz na University of Minnesota, obecnie związany z firmą Intel, dodając: „Tworzymy w ten sposób system przekaźnikowy, który po umieszczeniu w rdzeniu pozwala ominąć uszkodzony fragment”.
Odbudowa połączeń u szczurów
W eksperymencie rusztowania wszczepiono szczurom z całkowicie przerwanym rdzeniem kręgowym. Komórki w strukturze różnicowały się w neurony i zaczęły wypuszczać włókna w dwóch kierunkach – ku głowie i ku ogonowi – tworząc połączenia z istniejącymi obwodami nerwowymi gospodarza.
Z czasem nowe komórki zintegrowały się z tkanką rdzenia, co przełożyło się na wyraźną poprawę funkcjonowania zwierząt.
„Medycyna regeneracyjna otworzyła nową erę w badaniach nad urazami rdzenia kręgowego” – podkreśla prof. Ann Parr z University of Minnesota. „Nasze laboratorium z entuzjazmem bada przyszły potencjał tych mini rdzeni w zastosowaniach klinicznych” – twierdzi badaczka.
Choć badania znajdują się na bardzo wczesnym etapie, dają realną nadzieję na opracowanie skutecznych metod leczenia ciężkich urazów rdzenia. Naukowcy planują rozwijać technologię i skalować produkcję rusztowań, tak aby w przyszłości możliwe było ich zastosowanie w medycynie.
W projekcie, obok Guebum Hana i Ann Parr, uczestniczyli m.in. Hyunjun Kim i Michael McAlpine z Wydziału Inżynierii Mechanicznej University of Minnesota, a także zespół neurochirurgów i neurobiologów z tej uczelni oraz z Virginia Commonwealth University.
Prace sfinansowały National Institutes of Health, stanowy program badań nad urazami rdzenia i mózgu w Minnesocie oraz organizacja Spinal Cord Society.
Źródła:
- University of Minnesota, komunikat prasowy: Breakthrough in 3D-printed scaffolds offers hope for spinal cord injury recovery (25.08.2025).
https://www.eurekalert.org/news-releases/1095709 - Publikacja: Han G., Parr A. i in., 3D-Printed Scaffolds Promote Enhanced Spinal Organoid Formation for Use in Spinal Cord Injury, Advanced Healthcare Materials, 2025, DOI: 10.1002/adhm.202404817.
Wykorzystujemy wydrukowane kanały, aby kierować wzrostem komórek macierzystych. Dzięki temu nowe włókna nerwowe rosną w odpowiednim kierunku