Alzheimer’s disease modeling and drug screening through hiPSC 3D bioprinting
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Our current understanding of the molecular mechanisms underlying amyloidogenesis in Alzheimer's Disease (AD) is limited by the lack of comprehensive models closely resembling human pathology. Human induced pluripotent stem cell (hiPSC) 3-dimensional (3D) models, such as brain organoids and neurospheres, are emerging as innovative approaches to model neurodegenerative diseases in vitro. However, they rely on hiPSC self-organization and are therefore characterized by low reproducibility and homogeneity. Moreover, they lack proper extracellular matrix (ECM) and microglial cells which both play a pivotal role in amyloid beta (Aβ) plaque dynamics. 3D-bioprinting is an innovative bioengineering technique that combines biomaterials and live cells, in so-called 'bioinks', to shape, in a layer-by-layer fashion, highly geometrical controlled 3D structures. The surrounding ECM improves the exchange of nutrients, oxygen, and drugs making them closer to the physiological fluidic dynamic. METHOD: Here, we generated a 3D-Bioprinted brain model suitable for long-lasting culturing of iPSCs-derived cortical neurons and astrocytes starting from neuronal precursor cells (NPCs). RESULT: NPCs can be successfully bioprinted in a multilayer wood-pile structure to mimic the human cerebral cortex architecture with high spatial resolution, low pressure, and high speed maintaining cell viability and proliferation. NPCs can be efficiently expanded and differentiated into functional cortical neurons/astrocytes in 3D cultures. Moreover, when exogenous synthetic Aβ42 is administrated to the culturing medium, hiPSC-derived microglia can efficiently infiltrate into 3D bioprinted constructs and phagocyte amyloid deposits. CONCLUSION: We believe our model will serve to elucidate the early stages of AD by offering a novel perspective that more closely resembles the human AD brain. Furthermore, by using synthetic Aβ enriched bioink and familial AD cell lines that overexpress Aβ our system might offer the chance to study the nucleation of Aβ deposits in real time and mimic the formation of proper Aβ plaques in vitro without the involvement of animal models.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».