神経組織モデル

模擬神経システム

神経システムの生理と病理メカニズムは再生医学と治療学分での研究ヒトである。脳、脊髄と神経元を含む中枢と外周神経システムの複雑な組織は3D組織モデルでしか模擬できない。最新進展により、研究者は組織サブ単位と神経の再生、成熟と異常が研究できるようになった。CELLINKは神経システムを生成する各区域の生理3D組織モデルに必要なバイオプリンタと専門的なバイオインク技術を提供した。

目的

CELLINKはアメリカの人体誘導マルチ幹細胞(iPSC)から派生する運動神経元と星形コロイド細胞のメーカーであるBrainXellと協力し、脊髓神経細胞(運動神経元と星形コロイド細胞を含む)に使われる神経組織の特異性バイオインクを開発している。

 

 

利用するCELLINK製品

  • CELLINK LAMININK混合物
  • BIO X.

神経ネットワークの形成をサポートする専門的なバイオインク

一番目の実験では、CELLINKは高濃度(3000万個細胞/mLバイオインク)でiPSCから派生する運動神経元をCELLINK LAMININKバイオインクと混合した。これらのコンストラクタはBIO X上の点滴バイオプリント機能を使って生成された小さな点滴である。蛍光顕微鏡で細胞の生体監視を行うためにiPSCから来た運動神経元はグリーンの蛍光蛋白で表示された。

17日間培養した後、蛍光顕微鏡で細胞集団の間に運動神経元を通じて一つの細胞集団からもう一つの細胞集団の各方向へ伸びてネットワークを形成したことが観察できる。これは3Dプリントされる細胞-細胞行為と細胞-基質行為を示した。

運動神経元の自己組織

多光子顕微鏡を使って、スウェーデンヨーテボリに位置する細胞イメージングセンターでコンストラクタをより細かく検査した結果、細胞集団は散らかる運動神経元からなる、細胞間に短い延長がある。また、細胞間の累積も目立つ。

ビデオでは、連続のZ平面画像を通じて細胞(黄色)と基質(白色)の分布と形態が見える。

細胞内の神経細胞活気

神経細胞の活気は商業で購入できる蛍光カルシウム指示剤で3Dバイオプリントされた神経組織モデルが測定できる。バイオプリントされた人体iPSCから派生する星形コロイド細胞と運動神経元の共同培養実験では、カルシウム指示剤(グリーン)を使って細胞内カルシウム運動を神経細胞が活気を伝える指示剤に可視化できる。グリーンの蛍光を点滅するビデオは4週間培養された後の神経動作電位を表現した。

結論

内部実験によると、3Dバイオプリントとバイオインク技術は神経組織モデルを開発する、神経システムに対する理解を強化するのに理想のツールであると証明された。CELLINKのLAMININKは3Dバイオプリントされた点滴コンストラクタでの運動神経元の成長とネットワーク形成をサポートする。また、長期実験を行うために、バイオインクは星形コロイド細胞と運動神経元が増殖する、神経細胞活気面の共同培養をサポートする。