Ny teknik muliggør 3D-print af funktionelt hjernevæv

3D-print af organer

3D-print, også kaldet additiv fremstilling, er ved at ændre produktionsmetoderne markant. Der findes nu hundredvis af materialer, som kan anvendes til 3D-print. Et af de mest spændende er dog ikke beregnet til traditionel produktion, men til medicinske formål: biologisk væv.

Bioprintning kan en dag gøre det muligt bogstaveligt talt at 3D-printe et menneskehjerte, en lever eller en lunge efter behov, klar til transplantation. Det undersøgte vi i vores artikel ”Organer efter behov: De bedste aktier inden for 3D-bioprintning”.

Et nyt niveau inden for bioprinting er opnået af et forskerteam ved University of Wisconsin–Madison, ledet af Su‑Chun Zhang, professor i neurovidenskab og neurologi. De formåede at 3D-printe hjernevæv, der kan vokse og fungere som typisk hjernevæv.  Dette er virkelig revolutionerende og et meget bedre resultat end alle tidligere forsøg på at 3D-printe hjernevæv indtil nu.

Optimeret bioblæk

Nøglen til gennembruddet var at tilpasse den sædvanlige bioprintteknik til nervecellernes særlige behov.

Ved bioprinting lægges celler normalt oven på hinanden i lodrette lag ved hjælp af et komplekst støttemateriale. Zhangs team valgte i stedet et vandret design og brugte en langt blødere gel som bioblæk.

Den blødere gel gør det muligt for nervecellerne at vokse og danne forbindelser med hinanden på en måde, der minder om forholdene i hjernen. De tyndere lag forbedrede også tilførslen af ilt og næringsstoffer til vævet.

Kilde: Cell Stem Cell

Samlet set giver metoden væv, der ligner naturligt hjernevæv mere end tidligere modeller. Nervecellerne kan danne forbindelser og kommunikere med hinanden, og støtteceller kan tilføjes. Disse celler er ikke neuroner, men spiller en vigtig rolle i at holde nervecellerne sunde og funktionsdygtige.

Et nyt forskningsværktøj

Sammenlignet med det, der i øjeblikket anvendes, hjerneorganoider, kan dette 3D-printede hjernevæv give en mere kontrollerbar model til at undersøge, hvordan hjernen fungerer.

Kilde: Broad Institute

Ved at styre strukturen i det printede hjernevæv kan forskerne skabe modeller til at undersøge blandt andet Alzheimers sygdom og Downs syndrom.

“Fordi vi kan printe vævet efter design, kan vi have et defineret system til at se på, hvordan vores menneskelige hjerne‑netværk fungerer. Vi kan se meget specifikt på, hvordan nervecellerne taler med hinanden under visse betingelser, fordi vi kan printe præcis det, vi vil have.”

Hjernen fungerer som et netværk, og de mange forbindelser mellem cellerne er derfor vigtige for modellens anvendelse i grundforskning.

En ekstra fordel er, at metoden ikke kræver specialbygget udstyr. Den kan udføres med en kommercielt tilgængelig 3D-bioprinter til laboratoriebordet. Nervecellerne kan analyseres med almindelige metoder som mikroskopi og elektrodebaserede målinger, som allerede bruges i neurovidenskabelige laboratorier.

Bioprinting-aktier

1. BICO Group AB

Professor Zhangs team brugte en Cellink printer til at bioprinte hjernevævet.

I 2021 blev Cellink omdøbt til BICO Group efter opkøbet af Cytena i 2019 og Scienion i 2020. Cellink er stadig mærkenavnet for bioprinting‑delen af virksomheden.

Bioprinting stod i tredje kvartal 2023 for en omsætning på 16 millioner dollar, ud over 28 millioner dollar inden for biovidenskab og 12 millioner dollar inden for automatisering af biologiske laboratorieprocesser.

Kilde: BICO Group AB

Cellink er ikke den eneste aktør på området, men er en avanceret producent af bioprintudstyr. Professor Zhangs resultater viser udstyrets potentiale inden for neurovidenskabelig forskning, hvor bioprinting hidtil har været begrænset.

På længere sigt kan bioprintvirksomheder udvikle sig fra primært at levere forskningsværktøjer til også at levere udstyr til produktion af bioprintede behandlinger. Det kan øge antallet af bioprintere i brug og især det løbende salg af forbrugsvarer.

En lignende forretningsmodel findes hos andre producenter af laboratorieudstyr, blandt andet leverandørerne af genomsekventeringsudstyr PacBio (PACB) og Illumina (ILMN), hvor tilbagevendende salg af forbrugsvarer ifølge artiklen kan udgøre omkring 80 % af omsætningen.

2. Organovo

Organovos proprietære teknologi bruger 3D‑printede humane væv til at efterligne nøgleaspekter af ægte humane væv, herunder sammensætning, arkitektur, funktion og sygdom.

Teknologien er blevet brugt til at finde nye molekyler med behandlingspotentiale. Ved først at afprøve molekylerne i en 3D-vævsmodel håber virksomheden at mindske risikoen for, at de fejler i kliniske forsøg. Formålet er at få en mere realistisk laboratoriemodel, før stofferne testes på mennesker.

Organovos udviklingsportefølje fokuserer på inflammatorisk tarmsygdom (IBD) og leverfibrose. Artiklen angiver ét program i fase 2/3 og ét i fase 1 af den kliniske udvikling. På udgivelsestidspunktet forventedes resultater fra fase 2a-forsøget, der skal vise behandlingens principielle effekt, i andet halvår 2025.

Kilde: Organovo

Artiklen angiver 2,1 millioner tilfælde i USA i 2022 og 13 millioner tilfælde globalt af colitis ulcerosa, som er en form for inflammatorisk tarmsygdom (IBD). Markedet anslås til 6,6 milliarder dollar med en forventet gennemsnitlig årlig vækst på 6 % frem til 2032, hvor det ventes at nå 12 milliarder dollar.

Organovo bruger en model af tarmvæv med polariseret epitel og et underliggende bindevævslag. Modellen kan derfor være nyttig til laboratorieundersøgelser af, hvordan et lægemiddel kan virke hos patienter.

Kilde: Organovo

Det gør Organovo interessant for investorer, der følger den tidlige udvikling inden for bioprinting og teknologiens anvendelse til at identificere nye behandlinger.