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The electrodes are small, but the question is large: can a dish of human nerve cells reproduce the way a living nerve carries a signal? At Rice University and ETH Zurich, researchers grew human-derived sensory neurons in a soft hydrogel, added Schwann cells that build the protective myelin coating around nerve fibers, and recorded the networks in real time. The new platform produced signals at conduction velocities in the same range as human sensory nerves.
Les électrodes sont petites, mais la question est vaste : une boîte contenant des cellules nerveuses humaines peut-elle reproduire la manière dont un nerf vivant transmet un signal ? À Rice University et ETH Zurich, des chercheurs ont cultivé des neurones sensoriels d’origine humaine dans un hydrogel souple, ajouté des cellules de Schwann qui produisent la gaine protectrice de myéline autour des fibres nerveuses, puis enregistré les réseaux en temps réel. La nouvelle plateforme a produit des signaux avec des vitesses de conduction comparables à celles des nerfs sensoriels humains.
The system, called hydroMEA, brings three elements together: human-derived cells, a three-dimensional hydrogel and a high-density multielectrode array from Maxwell Biosystems. Microfluidic channels guide the cells as they grow, while the electrodes measure electrical activity. Unlike conventional tissue-culture plastic, the hydrogel is soft and water-rich, and its stiffness can be adjusted to more closely resemble nerve tissue.
Le système, appelé hydroMEA, réunit trois éléments : des cellules d’origine humaine, un hydrogel en trois dimensions et une matrice multiélectrode haute densité de Maxwell Biosystems. Des canaux microfluidiques guident les cellules pendant leur croissance, tandis que les électrodes mesurent l’activité électrique. Contrairement au plastique conventionnel utilisé pour les cultures de tissus, l’hydrogel est souple et riche en eau, et sa rigidité peut être ajustée pour mieux imiter les tissus nerveux.
The researchers kept the neurons alive for more than 100 days. Imaging confirmed that myelin had formed around the axons—the long fibers that carry nerve signals—and the electrical recordings supplied the crucial second test: signals traveled faster when neurons were grown with Schwann cells. The measurements came from the laboratory system described by the team in Advanced Healthcare Materials.
Les chercheurs ont maintenu les neurones en vie pendant plus de 100 jours. L’imagerie a confirmé que de la myéline s’était formée autour des axones — les longues fibres qui transportent les signaux nerveux — et les enregistrements électriques ont fourni le deuxième test crucial : les signaux se propageaient plus vite lorsque les neurones étaient cultivés avec des cellules de Schwann. Les mesures proviennent du système de laboratoire décrit par l’équipe dans Advanced Healthcare Materials.
So what changes in practice? Scientists could use hydroMEA to watch nerve damage unfold without relying only on a static image. The team says it can expose the networks to trauma or toxins, track the resulting changes in electrical signaling, and test drugs or electrical stimulation aimed at preventing demyelination or encouraging remyelination.
Qu’est-ce que cela change en pratique ? Les scientifiques pourraient utiliser hydroMEA pour observer l’évolution d’une lésion nerveuse sans s’appuyer uniquement sur une image statique. L’équipe explique qu’elle peut exposer les réseaux à des traumatismes ou à des toxines, suivre les changements qui en résultent dans la signalisation électrique et tester des médicaments ou une stimulation électrique visant à prévenir la démyélinisation ou à favoriser la remyélinisation.
The next experiment is not a clinical trial. Christina Tringides, an assistant professor of materials science and nanoengineering at Rice and the study's corresponding author, said the researchers want to deliberately damage myelin in the networks and then study recovery. The platform can also be adapted to model the brain, but whether results in this lab-grown system translate into living patients remains to be established.
La prochaine expérience ne sera pas un essai clinique. Christina Tringides, professeure adjointe de science des matériaux et de nanoingénierie à Rice et autrice correspondante de l’étude, a déclaré que les chercheurs voulaient endommager délibérément la myéline dans les réseaux, puis étudier leur récupération. La plateforme peut également être adaptée pour modéliser le cerveau, mais il reste à établir si les résultats obtenus avec ce système cultivé en laboratoire se transposent à des patients vivants.