3D生物打印｜构建帕金森病疾病模型新方案
时间：2023-11-16 阅读：388
随着医学界对帕金森病(Parkinson's disease, PD)研究的不断深入以及全球社会人口老龄化问题的凸现，人们对帕金森病的了解也日渐增多。帕金森病是一种以大脑中控制运动区域的黑质中多巴胺能神经元的丧失为主要病理机制的神经退行性疾病，全世界有数百万人受其影响。在我国，65岁以上人群PD的患病率约为1.7%[1]，近年来的发病率呈明显升高趋势。
帕金森病患者会出现震颤、肌肉僵硬、协调和平衡困难等症状，对患者及其家庭的生活质量有着重大影响。目前尚无特效药物可以逆转疾病的进程，病人只能依靠现有药物延缓病情的发展，急需新药物和新疗法的出现来改善患者的生存质量[2]。
3D生物打印助力帕金森疾病模型构建新思路
神经类药物的研发是医药研发领域的难题。尽管困难重重，3D生物打印机BIO X开发了一个详细的端到端的生物打印试验方案[3]，阐述了如何在使用间充质干细胞(MSC)进行生物打印时，最大限度地提高用于帕金森病病理和新药研究的神经细胞三维模型构建成功率。
图1. 运行中的3D生物打印机BIO X
尽管Willerth博士团队在过去的一年中已经在3D生物打印机的3D细胞建模能力方面取得了显著的进步，但如此严谨的科学研究仍然充满挑战。他们创新的端到端实验方案强调了研究人员需要考虑的各个环节，包括从细胞培养基的选择，到灭菌方案的制定，再到下游生物表征分析，以确保最终呈现高质量的研究结果。
图2.3D生物打印帕金森病神经细胞三维模型的端到端实验方案[3]
该实验方案充分利用了3D生物打印技术制造活体组织模型的强大功能。基于间充质干细胞(MSC)是一种颇具潜力的生物打印细胞类型，研究人员利用干细胞可大量扩增并分化为多种正常和疾病细胞类型的特点, 构建了对疾病研究具有重要价值的体外模型。该方案详细描述了如何将细胞培养与生物打印过程相结合，即从如何在打印前培养细胞开始，到3D生物打印细胞，最后到打印后的三位细胞结构培养过程。方案中还介绍了制备生物墨水、设置生物打印机 BIO X 和计算机辅助设计(CAD)文件的过程。最后还展示了关于MSC的2D和3D细胞培养物向多巴胺能神经元分化的经验分享,以及相关的细胞生存能力、免疫细胞化学、电生理学和多巴胺酶联免疫吸附试验(ELISA)等检测和统计分析方法，助您开展干细胞诱导神经类分化方向的三维细胞模型实验扬帆启航。
面对我国目前针对帕金森病的治疗和缓解类可选药物品种有限的现状，借助新颖的3D生物打印技术或将为提升神经类疾病靶向药物在临床前研究的成功率带来新的希望。
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-参考来源-
[1] 北京大学新闻网，基础医学院郑瑞茂团队发现帕金森病相关新机理 (pku.edu.cn)
[2] 丁香园，一文总结 | 帕金森病的诊疗、用药 - 丁香园 (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