ECM Mirip Otak yang Diproduksi Sendiri dari Fibroblas Dermal yang Dikultur 3D Meningkatkan Pertumbuhan dan Kelangsungan Hidup Neuron

ABSTRAK
Mempelajari gangguan neurologis secara in vitro tetap menjadi tantangan karena kompleksitas otak manusia dan terbatasnya ketersediaan sel saraf primer. Rekayasa jaringan memungkinkan pengembangan sistem kultur sel tiga dimensi (3D) dengan menghasilkan substrat matriks ekstraseluler (ECM) yang diproduksi sendiri. Membudidayakan sel dalam substrat ECM ini diketahui lebih efektif meniru kondisi fisiologis dibandingkan dengan kultur monolapis tradisional. Dalam penelitian ini, kami menganalisis proteom dan matrisom fibroblas dermal yang dikultur 3D yang tertanam dalam ECM yang diproduksi sendiri. Menariknya, analisis in silico memprediksi aktivasi kuat fungsi terkait neurogenesis dalam model 3D rekayasa jaringan ini. Kami menunjukkan bahwa protein ECM yang biasanya terkait dengan perkembangan dan pemeliharaan neuronal juga diekspresikan oleh fibroblas dermal. Membudidayakan fibroblas dermal dengan neuron motorik yang berasal dari sel induk pluripoten terinduksi (iPSC) secara signifikan memungkinkan periode kultur yang berlangsung lama sekaligus meminimalkan kematian neuronal, semuanya tanpa memerlukan suplemen media yang mahal. Lebih jauh lagi, media yang dikondisikan dengan fibroblas meningkatkan kelangsungan hidup neuron. Meskipun kami menunjukkan bahwa ECM yang berasal dari fibroblas dermal menyediakan matriks protein dan molekul pensinyalan yang kaya yang mendukung pertumbuhan dan kelangsungan hidup neuron, ECM saja tampaknya tidak cukup untuk mempertahankan jaringan neuron. Temuan ini menunjukkan bahwa fibroblas dermal yang berasal dari pasien yang dikultur 3D menghasilkan lingkungan mikro yang mendukung saraf dan dapat berfungsi sebagai alternatif yang hemat biaya dan kurang invasif untuk biopsi otak untuk memodelkan gangguan neurologis yang kompleks. Pendekatan ini menawarkan platform yang menjanjikan untuk mempelajari pertumbuhan dan kelangsungan hidup saraf tersebut dan mengeksplorasi strategi terapeutik untuk penyakit neurologis.