4873 English

Neurodegenerativa sjukdomar utgör ett snabbt växande problem med en allt äldre befolkning. Årtionden av forskning har gjort det möjligt att generera neuronala cellkulturer i laboratorium för att studera deras beteende i sjukdoms- eller skademodeller eller för läkemedelsprövningar. Dessa konstgjorda celler saknar dock den neural vävnadens komplexitet för att på ett korrekt sätt kunna replikera ett naturligt beteende i människokroppen. Gelfri bioprinting har kapaciteten att lösa detta problem, och Biopixar, Fluicells 3-D bioprinter, har visat att direkt printing av neuroner är möjlig. Detta utgör ett viktigt steg mot att skapa bättre forskningsmodeller och applikationer inom precisionsmedicin.

Alzheimers sjukdom (AD), Parkinsons sjukdom (PD), Huntingtons sjukdom (HD), amyotrofisk lateralskleros (ALS) – dessa är några av de vanligaste och mest förödande av de neurodegenerativa sjukdomarna eller sjukdomar som drabbar det centrala nervsystemet (CNS). Idag talas det mer om dessa sjukdomar då antalet drabbade, särskilt i AD och PD, ökar snabbt på grund av en åldrande befolkning. Det finns idag endast ett fåtal behandlingar mot dessa tillstånd, och de lindrar bara tillfälligt några av de värsta symtomen.

Majoriteten av dessa sjukdomar är progressiva, vilket innebär att symtomen förvärras över tid och leder till en förkortad livslängd, en tung emotionell börda för patienterna och deras närstående samt en betydande ökning av sjukvårdskostnaderna. Sådana CNS-sjukdomar kännetecknas av förlust av funktion och eventuell död av nervceller, d.v.s. celler i hjärnan och ryggmärgen. Till skillnad från de flesta celler i vår kropp regenererar sig nervceller sällan när de har skadats. Detta gör att neurodegenerativa sjukdomar eller hjärnskador och ryggmärgsskador inte bara är mycket utmanande att behandla, utan också att det är väldigt svårt att hitta ett botemedel.

Ett svart hål i de experimentella forskningsmodellerna

För att utveckla nya behandlingar måste dagens forskare förlita sig på solida forskningsmodeller för att förstå sjukdomarna och lära sig mer om de bakomliggande biologiska processerna. Tyvärr saknar de tillgängliga in vitro-modellerna den detaljerade disposition av celler som krävs för att på ett tillräckligt bra sätt replikera komplexiteten i det mänskliga biologiska systemet – något som krävs för att bättre förstå dessa sjukdomar.

Denna brist leder till att utvecklingen av läkemedel tar lång tid och är kostsamt, i synnerhet vid utveckling av behandlingar mot neurodegenerativa sjukdomar eller CNS-skador som leder till kronisk smärta och/eller fullständig förlamning av vissa kroppsdelar. Nervsystemets vävnad är komplex och förlitar sig på ett unikt nätverk av biologiska mekanismer för att fungera korrekt. Denna komplexitet skapar något av en återvändsgränd med nuvarande experimentella modeller som inte kan reproducera den fullständiga biologiska kontexten för sådana sjukdomar eller skador. För att modellera komplexa neurala strukturer som t.ex. nervbanor, behövs exakt positionskontroll av nervcellerna och mikromiljökomplexiteten.

Bioprinting utan gel seglar upp som ett alternativ

3D-cellkulturer och bioprintingtekniker har länge ansetts vara alternativ som kan förse forskarna med en del av den strukturella komplexitet som saknas i konventionella in vitro-modeller. Bioprinters är FoU-verktyg som kan skapa 3D-representationer av specifika vävnadstyper genom att printa celler och/eller biomaterial för att skapa strukturer som efterliknar den naturliga strukturen runt cellerna. Detta innebär att mänskliga vävnader kan replikeras och användas för att studera interaktionerna mellan celler som förekommer i olika sjukdomar och interaktionerna som uppstår när cellerna introduceras för olika substanser, inklusive farmaceutiska läkemedel.

Många tekniker för bioprinting har dock fortfarande en rad brister som förhindrar att de används för att modellera det neurobiologiska systemet. Dessa inkluderar brist på kontroll av cellpositionering och en minskad cellviabilitet orsakad av mekanisk stress från bioprinting med biobläck-material.

Ett bolag som ligger i framkant inom bioprintingteknik är Fluicell. Det svenska bioteknikbolaget, som anses vara en pionjär inom encellsteknik, specialiserar sig på att utveckla mikrofluidiska forskningsverktyg för biologiska processer som omfattar ett brett spektrum av system – från enskilda celler till vävnader. En av Fluicells produkter som baseras på detta koncept är Biopixlar, en 3D-encellsplattform för högupplöst bioprinting. Tekniken adresserar såväl bristen på komplexitet i in vitro-cellkulturer som nackdelarna med konventionell bioprinting genom att printa celler direkt utan att använda biobläck. Detta innebär inte bara fördelar när man utvecklar behandlingar mot sjukdomar, utan öppnar också för möjligheten att ersätta djurförsök inom medicinsk forskning. Läs mer om det här.

Fluicell erbjuder verktyg för att främja neurovetenskaplig forskning

Bioprinting har redan haft en betydande inverkan som forskningsverktyg för sjukdomsmodellering, men hittills har tekniken inte haft några större genombrott inom neurovetenskap. Ett betydande genombrott gjordes dock denna veckan när Fluicell tillkännagav publiceringen av en artikel i Scientific Reports, som beskriver hur Biopixlar användes för utskrift av primära råttneuroner. Neuronerna förblev livskraftiga och kunde bilda nätverk, guidade av deras placering under bioprintingsprocessen.

Fluicells vd Victoire Viannay uttryckte sin glädje över den publicerade artikeln i ett pressmeddelande:

»Jag är mycket glad och stolt över att vi idag publicerar en vetenskaplig artikel i Scientific Reports där vi delger viktiga resultat genererade med Biopixlar, som vi nu får dela med hela forskarvärlden. Biopixlar är en banbrytande teknik som tar bioprinting ett långt steg in i framtiden och vi ser med spänning fram emot den respons som vi kommer att få. Jag är också väldigt stolt över det omfattande forskningsarbete som vårt team har utfört tillsammans med våra samarbetspartners. Artikeln är en viktig milstolpe i etableringen av Biopixlar på marknaden och en tydlig bekräftelse från forskarvärlden. Publikationen innebär att fler kommer få upp ögonen för Biopixlar och vi är övertygade att den kommer att öka det redan mycket stora intresset vi ser för tekniken.«

Den aktuella forskningen utfördes i samarbete med Cellectricon AB, en så kallade Contract Research Organisation (CRO) med säte i Mölndal som specialiserat sig på att påskynda läkemedelsupptäckter i tidigt stadium samt forskning inom CNS-sjukdomar, inklusive neurodegeneration, neuroinflammation och kronisk smärta. Fluicell ingick avtalet med Cellectricon under våren 2019 för att få tillgång till deras expertkunskap inom neurobiologi i syfte att betatesta Biopixlar i en särskilt krävande miljö.

Genombrottet är välkomna nyheter för Fluicell då det representerar en validering av bolagets bioprintingteknik inom området neurovetenskap, vilket i sin tur innebär att forskningsinstitutioner skulle kunna börja använda Biopixlar för att stärka sin forskning inom neurovetenskap. En institution som valt att göra just detta är University of Canterbury på Nya Zeeland, där den första Biopixlar-enheten installerades förra veckan. Dr Yilei Zhang, principal investigator vid universitetet, kombinerar avancerad mikrofabricering och bioprinting för att skapa bl.a. in vitro-modeller av AD. Försäljningen av denna första enhet genomfördes tidigare i år. Läs mer om effekten av partnerskapet här.

Stor påverkan på neurovetenskap

Genom att demonstrera förmågan att printa neuroner tar Fluicell ett viktigt steg framåt inom neurovetenskap, och gör det möjligt för forskare att använda bolagets bioprintingteknik för att utveckla metoder och protokoll för att printa mänskliga neuroner för att studera CNS-störningar och skador i biologiskt relevanta modeller. Detta kommer sannolikt att ha en betydande inverkan på området neurovetenskap och på läkemedelsupptäckter som helhet. Tekniken har också stor potential inom precisionsmedicin, där patientceller kan printas ut direkt för att skapa individualiserade system för behandling och diagnostik.

Innehållet i BioStocks nyheter och analyser är oberoende men BioStocks verksamhet är i viss mån finansierad av bolag i branschen. Detta inlägg avser ett bolag som BioStock erhållit finansiering från. 

Prenumerera på BioStocks nyhetsbrev