Politecnico di Milano和Humanitas University合作：3D打印神经组织研究神经疾病

导读：2022年3月，南极熊获悉，Politecnico di Milano和Humanitas University的研究人员正在使用3D打印的神经组织研究神经疾病的原因和发展，如皮特霍普金斯综合征(PTHS)。

△通过对源自皮质类器官的细胞进行3D生物打印，创建大脑皮层的3D模型。图片来自Politecnico di Milano。

此项目已获得Fondazione Cariplo 250,000欧元的资助，作为“2021年年轻研究人员生物医学研究”项目征集活动的一部分，此项目主要使用3D生物打印血管化神经组织创建人类大脑皮层的体外模型。Politecnico di Milano(米兰理工大学）的Mattia Sponchioni说：“我们的最终目标是为了解影响神经发育的各种疾病奠定基础，从而有利于确定治疗的策略。”

调查PTHS的原因

PTHS是一种罕见的遗传性神经系统疾病，其特征是智力障碍和发育迟缓、呼吸问题、反复癫痫发作和独特的面部特征。目前只知道这种疾病是由TCF4基因的自发突变引起的，关于 PTHS的更多内容仍是未知的，这就加大了治疗此疾病的难度。

这项名为“通过生成3D打印的血管化皮质类器官探究Pitt-Hopkins综合征的分子机制”的新研究旨在调查PTHS发病和发展的分子原因。利用Fondazione Cariplo提供的资金，研究人员正在创建一个具有3D生物打印血管化神经组织的人类大脑皮层模型，能够长时间收集重要的生物学数据。

Sponchioni说：“这显然是一个高度跨学科的项目，但Politecnico和Humanitas团队汇集的工程专业知识、材料科学、微流体学、神经生物学和发育生物学将有助于项目的进展，也让我们对实验的成功充满了信心。”

△一些研究项目利用3D打印技术取得了医学突破，图中是University of Sheffield（谢菲尔德大学）打印的神经植入物。图片来自University of Sheffield。

3D打印神经组织

此团队称，打印神经组织的项目具有重要的医学意义，因为由于大脑皮层的结构复杂，目前无法在实验室中复制和研究大脑的大脑皮层。3D生物打印将使研究人员能够复现该区域的结构复杂性，使研究人员能够长时间研究神经组织。

研究人员将3D打印的精度很好的血管化神经类器官结构（源自干细胞的微小、自组织的3D组织培养物）与错综复杂的支撑网络整合起来，形成人类大脑皮层的模型。两所大学还将合作开发用于3D生物打印血管化组织的新方法和材料，在3D细胞培养中使用微流控技术。

Humanitas神经发育实验室的博士后研究员 Monica Tambolo说：“由于这种强大的协同作用，我们希望获得具有原始血管系统的‘生物打印类器官’，能够打印复杂的几何形状，更适合研究与疾病相关的器官或者组织。”

△UNIFESP的研究人员正在研究神经细胞生物打印。照片来自FAPESP/researchers’ archive。

用AM研究神经疾病

随着生物打印的最新进展，通过AM技术能研究神经系统的疾病并能提供治疗的机会，现在用AM研究神经疾病受到越来越多的关注。

●由阿斯顿大学牵头的Meso-Brain研究项目正在开发3D纳米打印技术，以生产新一代的建模和测试工具，这可能会彻底改变帕金森症和痴呆症等疾病的治疗。

●Fluicell、Cellectricon和Karolinska Institutet成功地将神经细胞3D打印成复杂的图案，可用于模拟神经系统疾病的发展过程

●Federal University of Sao Paulo的研究人员开发了一种3D打印脑细胞的方法，所打印的脑细胞能够存活两周之久，能够使研究人员更好地了解神经细胞与中枢神经系统疾病相关的功能。

●来自University of Sheffield、St Petersburg State University和TechnischeUniversitat Dresden的神经科学家已经开发出一种3D打印的神经植入物，能够用于治疗瘫痪等神经系统损伤。