Nervceller växer på nanocellulosa
Nanocellulosa stimulerar bildandet av neurala nätverk, visar en forskargrupp från Chalmers och Göteborgs universitet. Det är första steget för att skapa en tredimensionell modell av hjärnan. En sådan modell kan ta hjärnforskningen till helt nya nivåer, till exempel när det gäller Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom.
Forskargruppen har under två års tid försökt få mänskliga nervceller att växa på nanocellulosa. En svår uppgift, berättar Paul Gatenholm, professor i biopolymerteknologi på Chalmers.
– Fram tills nyligen har cellerna dött efter ett tag eftersom vi inte lyckades få dem att fästa på underlaget. Men efter många experiment hittade vi en metod för att få dem att fästa, som går ut på att behandla underlaget så att det blir mer positivt laddat. Nu har vi en stabil metod för att odla nervceller på nanocellulosa.
När nervcellerna väl fick fäste på underlaget började de utvecklas och skapa kontakter med varandra, så kallade synapser. Ett neuralt nätverk av hundratals celler hade bildats. Forskarna kan nu skapa nervimpulser som sprider sig i nätverket på samma sätt som i en hjärna, med hjälp av elektriska impulser och kemiska signalsubstanser. De kan också studera hur nervcellerna reagerar på andra molekyler, till exempel läkemedel.
Forskarna försöker utveckla ”konstgjorda hjärnor” som kan öppna helt nya möjligheter inom hjärnforskning och sjukvård, men som också på sikt kan leda till utveckling av biodatorer. I ett första skede vill de undersöka förstörelse av synapser (kopplingar) mellan nervceller – ett av de tidigaste tecknen på Alzheimers sjukdom. Bland annat vill de odla nervceller och studera hur cellerna reagerar på ryggmärgsvätska från patienterna.
Längre fram skulle den här metoden kunna användas för att testa olika läkemedelskandidater som kan bromsa förstörelsen av synapser. Dessutom kan den ge ett bättre alternativ till djurförsök inom hjärnforskningen generellt.
Att nervcellerna nu kan odlas på nanocellulosa är ett viktigt framsteg, eftersom materialet har många fördelar.
– I nanocellulosa kan man skapa porer och därmed låta nervcellerna växa i en tredimensionell matris, säger Paul Gatenholm. Detta gör det extra trivsamt för cellerna och skapar en realistisk odlingsmiljö som mer liknar en riktig hjärna, jämfört med en tvådimensionell cellodlingsbrunn.
Han säger att nanocellulosa har en mängd nya biomedicinska tillämpningar. Just nu leder han också andra projekt med materialet, där det bland annat används för att ta fram konstgjort brosk som ersättning för ytteröron. Tidigare har hans forskargrupp tagit fram konstgjorda blodkärl av nanocellulosa, som nu utvärderas i prekliniska studier.
Forskningen om nya användningsområden för nanocellulosa är av stor strategisk betydelse för Sverige. Flera projekt finansieras av Knut och Alice Wallenbergs forskningsstiftelse, och utförs i samarbete mellan Chalmers och KTH inom Wallenberg Wood Science Center, WWSC.
Första läkarstudenten gör examensarbete i Chalmersmiljö
Forskargruppen består av Marcus Innala (Göteborgs universitet), Volodymyr Kuzmenko (Chalmers), Eric Hanse (Göteborgs universitet), Sara Johannesson (Chalmers), och Paul Gatenholm (Chalmers). Marcus Innala går på läkarprogrammet och redovisar sitt examensarbete den 19 mars. Detta är första gången som en student från läkarprogrammet har genomfört sitt examensarbete i Chalmersmiljö.
FAKTA
Nanocellulosa är ett material som består av cellulosatrådar i nanostorlek. Typiska dimensioner är 5-20 nanometer i bredd och upp till 2 000 nanometer i längd. Nanocellulosa kan tas fram med hjälp av bakterier som spinner en finmaskig struktur av cellulosatrådar. Materialet kan också isoleras från vedfibrer (pappersmassafibrer) genom bearbetning i en högtryckshomogenisator.
