美国科学家首次3D打印出功能性人类脑组织，它可以像传统脑组织一样正常生长并发挥作用。科学家认为，这一突破对研究大脑，治疗阿尔茨海默病、帕金森氏症等多种神经和神经发育疾病具有重要意义。相关研究结果2024年2月1日发表于《细胞—干细胞》。
研究通讯作者、美国威斯康星大学麦迪逊分校魏斯曼中心神经科学和神经学教授张素春（音）表示，该脑组织可能是一个非常强大的模型，可以帮助人们了解人类脑细胞和大脑是如何交流的。
研究人员表示，之前的打印方法限制了打印脑组织的可能性。他们这次没有采用传统垂直叠层的3D打印方式，而是采用了水平叠层方案，将从诱导多能干细胞中培养出来的脑细胞置于柔软的“生物墨水”凝胶中，最终培育出神经元。
这些细胞排列在一起，就像桌面上排列的铅笔一样。打印的细胞通过介质在每个打印层内部和层之间产生连接，形成与人类大脑相当的网络。神经元通过神经递质进行交流、发送信号、相互作用，甚至与添加到打印组织中的支持细胞形成适当的网络。
研究团队打印了大脑皮层和纹状体，结果非常令人惊奇。即使打印的是大脑不同部分的不同细胞，它们仍然能够以一种非常特殊的方式相互交流。这种打印技术可以精确控制细胞的类型和排列，而这是大脑类器官，即用于研究大脑的微型器官所不具备的。
研究人员表示，他们能够随时生产几乎任何类型的神经元，因此可以在任何时间以任何方式将它们拼凑在一起。通过设计需要打印的组织，研究人员可以通过一个明确的系统来观察人脑网络如何运作，甚至可以非常具体地观察神经细胞在特定条件下如何相互交流。
除了特殊性，该3D打印技术还具有灵活性。打印的脑组织可用于研究唐氏综合征患者细胞间的信号传导、受阿尔茨海默病影响的健康组织和邻近组织之间的相互作用、测试新的候选药物，甚至观察大脑的生长，研究大脑发育、人类发育、发育障碍、神经退行性疾病中的潜在分子机制。■
