BioPrinting z komórkami macierzystymi Alzheimera może prowadzić do ulepszonego testowania leków i leczenia

Drukowanie 3D, a także dziedzina zwana bioprintingiem, pozwala naukowcom korzystać z tak wielu korzyści, od przystępności cenowej i celowości, aż po możliwość wykonywania różnych iteracji aż do ukończenia misji badawczej lub innowacyjnej. Jednym z największych wyzwań w leczeniu Alzheimera jest znalezienie leków, które naprawdę działają. Nie tylko istnieje presja, aby znaleźć to dla tych, którzy mają istniejący stan, ale także dla przyszłych pokoleń niosących to, co jest uważane za marker genetyczny. W "Bioprintingowych tkankach nerwowych wykorzystujących komórki macierzyste jako narzędzie do badania celów leków na chorobę Alzheimera" Stephanie M. Willerth analizuje trudność w znalezieniu, testowaniu i zatwierdzaniu leków na tę próbującą chorobę, która ma wpływ na seniorów w zakresie poznania, pamięci, oraz język i rozumowanie.

"Patologia choroby Alzheimera obejmuje obecność płytek zawierających agregaty białek beta amyloidu (αβ) i splotów zawierających sploty neurofibrylarne" - stwierdza Willerth w swoim artykule. "Pewne mutacje genetyczne zwiększają możliwość rozwoju choroby Alzheimera."

"Mutacje te składają się ze zmienionego genu APP odpowiedzialnego za kodowanie białka prekursorowego amyloidu, wraz z mutacjami PSEN1 i PSEN2 powodują zmniejszoną aktywność przez γ- kompleks sekretaz. Mutacje te powodują niewłaściwe przetwarzanie białek αβ. Obecnie zatwierdzone metody leczenia choroby Alzheimera obejmują cztery różne typy inhibitorów cholinesterazy i memantynę lekową - antagonistę receptora N-metylo-d-asparaginianu, którego celem są neurony glutaminergiczne w celu zachowania ich funkcji. "

Willerth przechodzi do szczegółowo faktów dotyczących memantyny, jako jedynego leku zatwierdzonego dla pacjentów z chorobą Alzheimera. Jest on stosowany od 2000 roku, a obecnie testowanych jest ponad 200 innych związków. Wiadomo jednak, że memantyna jest kontrowersyjna, a Willerth zwraca uwagę, że obecne cele związane z lekami stanowią problem zarówno pod względem pomyślnego stosowania u pacjentów, jak i toksyczności, co stanowi potrzebę poprawy przed rozpoczęciem badań klinicznych.

Lepsze testy przed Próby zmniejszyłyby koszty opracowywania leków, a także zmniejszyłyby ilość czasu potrzebnego do opracowania skutecznych metod leczenia.

"Obecne metody oceny docelowych związków składają się ze zwierzęcych modeli choroby i stosowania zwłok. ludzkich tkanek ", stwierdza Willerth. "Oprócz ich brakuzdolność predykcyjna, modele zwierzęce są kosztowne, a zasoby ludzkich tkanek nerwowych pozostają ograniczone. Opracowanie bardziej skutecznych testów do przedklinicznej identyfikacji docelowych leków obniży koszt procesu odkrywania leków i zwiększy prawdopodobieństwo pomyślnych wyników na etapie badań klinicznych. " CD3D .

Stosowanie indukowanych przez ludzi pluripotencjalnych komórek macierzystych (hiPSC) z pewnością nie jest dzisiaj nowatorskim pomysłem, używanym od 2007 r .; jednak obecnie naukowcy mogą stosować taką technologię w odniesieniu do choroby Alzheimera, przeprogramowując komórki od pacjentów na hiPSC. Chociaż może to oferować lepsze narzędzia do badania choroby i badania przesiewowe celów leków, może również prowadzić dalsze badania dotyczące postępu choroby u pacjentów. Wraz z tym - i to jest miejsce, w którym często pojawia się drukowanie biologiczne i drukowanie 3D - powinna być również dostępna opieka dla pacjenta.

"Zastosowanie linii hiPSC zawierających różne mutacje genetyczne związane z chorobą Alzheimera umożliwia wykorzystanie spersonalizowanej medycyny do leczenia różnych podgrup choroby. Podczas gdy komórki są często hodowane na podłożach 2D in vitro, warunki te nie dokładnie odzwierciedlają mikrośrodowisko obecne w OUN ", stwierdza Willerth, który wspomina o badaniach na Uniwersytecie Wisconsin-Madison, gdzie naukowcy stworzyli komórki macierzyste, które są w stanie z powodzeniem przewidywać poziom toksyczności w różnych związkach.

Dzięki alternatywnym metodom, takim jak bioprogramowanie 3D, inżynieria tkankowa jest możliwa, ale wciąż mogą istnieć trudności w kontrolowaniu żywotności i "zachowaniu" komórek.

"Ostatnie postępy w dziedzinie druku biologicznego umożliwiły drukowanie hiPSC przy użyciu wyciskania mikroprzepływowego, otwierając możliwości zastosowania tej technologii do wysokowydajnej produkcji tkanek nerwowych pochodzących z hiPSC" - stwierdzają naukowcy. "Najnowsze odkrycia w technologiach bioprintingu 3D sprawiają, że drukowanie odpowiednich tkanek neuronowych pochodzących z hiPSC jest prawdziwą możliwością."

Zarówno druk 3D, jak i bioprinting oferują niewykorzystany potencjał, podobnie jak technologia wykorzystująca zawieszone hydrożele do tworzenia złożonych struktur.

"Moja grupa pomyślnie opracowała mikrosfery do dostarczania dwóch drobnocząsteczkowych morfogenów - guggulsteronu i purmorfaminy" - stwierdza Willerth. "Nasze dane wykazały, że takie mikrokulki są potężnymi narzędziami do promowania różnicowania hiPSC w neuronytkanki i możliwość umieszczenia różnych kombinacji i stężeń mikrosfer w precyzyjnych miejscach przy użyciu druku 3D umożliwiłoby wytwarzanie tkanek podobnych do tych, które znajdują się w mózgu i rdzeniu kręgowym. Te wydrukowane w 3D tkanki nerwowe mogą być następnie wykorzystane do badań przesiewowych potencjalnych celów leków przeciw chorobie Alzheimera jako alternatywa dla kosztownych przedklinicznych testów na zwierzętach. "

W miarę postępu prac w przyszłości, artykuł Willerth szczegółowo omawia kwestie, które należy rozwiązać, takie jak środki na bardziej stabilne układy naczyniowe na tablicach bioprintów do testowania leków.

"Taka praca może również przyczynić się do rozwoju inżynierii tkanek, które można przeszczepić w celu regeneracji uszkodzonych obszarów ośrodkowego układu nerwowego. Ogólnie rzecz biorąc, trójwymiarowe tkanki neuronowe pochodzące z hiPSC mają znaczny potencjał jako nowy sposób generowania nowych narzędzi do badania celów leków w leczeniu choroby Alzheimera ", podsumowuje Willerth.