Znanstveniki so vzgojili edinstven organoid, ki posnema celotne možgane.

Raziskovalci na Univerzi Johns Hopkins so vzgojili edinstven organoid človeških možganov, ki vsebuje živčno tkivo in rudimentarne krvne žile. Razvoj bi lahko pomenil preboj v preučevanju nevropsihiatričnih motenj, kot je avtizem.

»Ustvarili smo organoid naslednje generacije,« je dejala vodilna avtorica Annie Kathuria, docentka na oddelku za biomedicinski inženiring Univerze JHU, ki preučuje razvoj možganov in nevropsihiatrične bolezni. »Študije običajno ustvarijo organoide, ki predstavljajo le en del možganov – skorjo, zadnje možgane ali srednje možgane. Uspelo nam je vzgojiti rudimentarni organoid celih možganov, ki ga imenujemo večregionalni možganski organoid (MRBO).«

Delo, objavljeno v reviji Advanced Science, je eden prvih primerov, ko so znanstveniki ustvarili organoid, ki vključuje tkivo iz vseh glavnih možganskih regij, ki medsebojno delujejo. To je še posebej pomembno za preučevanje bolezni, ki prizadenejo celotne možgane, kot sta shizofrenija ali avtizem. Do sedaj so bile takšne študije večinoma izvedene na živalskih modelih.

Za gojenje MRBO je Kathuriajeva ekipa najprej gojila nevronske celice iz različnih delov možganov in rudimentarne krvne žile v ločenih posodah. Nato so te dele povezali s posebnimi "lepilnimi" beljakovinami, kar je omogočilo rast tkiv in komunikacijo. Ko je organoid rasel, so se začeli pojavljati električni signali, ki so kazali na aktivnost nevronske mreže.

Ustvarjeni organoid je vključeval širok spekter nevronskih celic, podobnih tistim v možganih človeškega zarodka na 40. dan razvoja. Laboratorijsko ustvarjena mini možganska struktura je uspela reproducirati približno 80 % tipov celic, značilnih za zgodnjo fazo razvoja človeških možganov.

Čeprav je MRBO bistveno manjši od pravih možganov (približno 6-7 milijonov nevronov v primerjavi z več deset milijardami pri odraslem človeku), ponuja edinstveno platformo za preučevanje razvoja možganov kot celote.

Organoid je pokazal tudi zgodnjo obliko krvno-možganske pregrade, plast celic, ki nadzoruje prehod snovi v možgane.

»Če želimo razumeti nevrološke razvojne motnje ali psihiatrične bolezni, moramo delati s človeškimi celicami. Vendar ne morem kar prositi nekoga, naj mi 'posodi' svoje možgane za preučevanje avtizma,« pojasnjuje Kathuria. »Organoidi celih možganov nam omogočajo, da v realnem času opazujemo napredovanje bolezni, testiramo zdravljenja in celo razvijamo prilagojene terapije.«

Znanstveniki ugotavljajo, da bi uporaba takšnih organoidov za testiranje novih zdravil lahko izboljšala učinkovitost kliničnih preskušanj. Danes od 85 % do 90 % zdravil ne uspe v prvi fazi preskušanj na ljudeh, pri nevropsihiatričnih zdravilih pa je stopnja neuspeha še višja – do 96 %. To je zato, ker se živalski modeli večinoma uporabljajo v zgodnjih fazah razvoja, medtem ko MRBO bolje reproducira razvoj človeških možganov in lahko služi kot natančnejši model.

»Shizofrenija, avtizem in Alzheimerjeva bolezen prizadenejo celotne možgane, ne le določenih regij,« pravi Kathuria. »Če lahko razumemo, kaj gre narobe že v najzgodnejših fazah razvoja, lahko najdemo nove tarče za terapijo in razvoj zdravil. Zdravila lahko testiramo neposredno v teh organoidih in ocenimo njihovo učinkovitost, preden dosežejo klinična preskušanja na ljudeh.«