隨著醫(yī)學(xué)界對帕金森病(Parkinson's disease, PD)研究的不斷深入以及全球社會人口老齡化問題的凸現(xiàn)，人們對帕金森病的了解也日漸增多。帕金森病是一種以大腦中控制運動區(qū)域的黑質(zhì)中多巴胺能神經(jīng)元的喪失為主要病理機制的神經(jīng)退行性疾病，全世界有數(shù)百萬人受其影響。在我國，65歲以上人群PD的患病率約為1.7%[1]，近年來的發(fā)病率呈明顯升高趨勢。
帕金森病患者會出現(xiàn)震顫、肌肉僵硬、協(xié)調(diào)和平衡困難等癥狀，對患者及其家庭的生活質(zhì)量有著重大影響。目前尚無特效藥物可以逆轉(zhuǎn)疾病的進程，病人只能依靠現(xiàn)有藥物延緩病情的發(fā)展，急需新藥物和新療法的出現(xiàn)來改善患者的生存質(zhì)量[2]。
3D生物打印助力帕金森疾病模型構(gòu)建新思路
神經(jīng)類藥物的研發(fā)是醫(yī)藥研發(fā)領(lǐng)域的難題。盡管困難重重，3D生物打印機BIO X開發(fā)了一個詳細的端到端的生物打印試驗方案[3]，闡述了如何在使用間充質(zhì)干細胞(MSC)進行生物打印時，最大限度地提高用于帕金森病病理和新藥研究的神經(jīng)細胞三維模型構(gòu)建成功率。
圖1. 運行中的3D生物打印機BIO X
盡管Willerth博士團隊在過去的一年中已經(jīng)在3D生物打印機的3D細胞建模能力方面取得了顯著的進步，但如此嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究仍然充滿挑戰(zhàn)。他們創(chuàng)新的端到端實驗方案強調(diào)了研究人員需要考慮的各個環(huán)節(jié)，包括從細胞培養(yǎng)基的選擇，到滅菌方案的制定，再到下游生物表征分析，以確保最終呈現(xiàn)高質(zhì)量的研究結(jié)果。
圖2.3D生物打印帕金森病神經(jīng)細胞三維模型的端到端實驗方案[3]
該實驗方案充分利用了3D生物打印技術(shù)制造活體組織模型的強大功能。基于間充質(zhì)干細胞(MSC)是一種頗具潛力的生物打印細胞類型，研究人員利用干細胞可大量擴增并分化為多種正常和疾病細胞類型的特點, 構(gòu)建了對疾病研究具有重要價值的體外模型。該方案詳細描述了如何將細胞培養(yǎng)與生物打印過程相結(jié)合，即從如何在打印前培養(yǎng)細胞開始，到3D生物打印細胞，最后到打印后的三位細胞結(jié)構(gòu)培養(yǎng)過程。方案中還介紹了制備生物墨水、設(shè)置生物打印機 BIO X 和計算機輔助設(shè)計(CAD)文件的過程。最后還展示了關(guān)于MSC的2D和3D細胞培養(yǎng)物向多巴胺能神經(jīng)元分化的經(jīng)驗分享,以及相關(guān)的細胞生存能力、免疫細胞化學(xué)、電生理學(xué)和多巴胺酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)等檢測和統(tǒng)計分析方法，助您開展干細胞誘導(dǎo)神經(jīng)類分化方向的三維細胞模型實驗揚帆啟航。
面對我國目前針對帕金森病的治療和緩解類可選藥物品種有限的現(xiàn)狀，借助新穎的3D生物打印技術(shù)或?qū)樘嵘窠?jīng)類疾病靶向藥物在臨床前研究的成功率帶來新的希望。
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-參考來源-
[1] 北京大學(xué)新聞網(wǎng)，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院鄭瑞茂團隊發(fā)現(xiàn)帕金森病相關(guān)新機理 (pku.edu.cn)
[2] 丁香園，一文總結(jié) | 帕金森病的診療、用藥 - 丁香園 (dxy.cn)
[3] Protocol for 3D Bioprinting Mesenchymal Stem Cell–derived Neural Tissues Using a Fibrin-based Bioink, published: Vol 13, Iss 9, May 5, 2023 DOI: 10.21769/BioProtoc.4663 Views: 740
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