Oamenii de știință au dezvoltat un organoid unic care imită întregul creier

Cercetătorii de la Universitatea Johns Hopkins au dezvoltat un organoid unic din creierul uman, care conține țesut neural și vase de sânge rudimentare. Dezvoltarea ar putea reprezenta un progres în studiul tulburărilor neuropsihiatrice precum autismul.

„Am creat un organoid de generație următoare”, a declarat autoarea principală Annie Kathuria, profesor asistent în cadrul Departamentului de Inginerie Biomedicală al JHU, care studiază dezvoltarea creierului și bolile neuropsihiatrice. „De obicei, studiile creează organoizi care reprezintă doar o parte a creierului - cortexul, creierul posterior sau creierul mijlociu. Am reușit să dezvoltăm un organoid rudimentar al întregului creier pe care îl numim organoid cerebral multiregional (MRBO).”

Lucrarea, publicată în revista Advanced Science, este una dintre primele dăți când oamenii de știință au creat un organoid care include țesut din toate regiunile majore ale creierului care interacționează între ele. Acest lucru este deosebit de important pentru studierea bolilor care afectează întregul creier, cum ar fi schizofrenia sau autismul. Până acum, astfel de studii au fost efectuate în principal pe modele animale.

Pentru a cultiva MRBO, echipa lui Kathuria a cultivat mai întâi celule neuronale din diferite părți ale creierului, precum și vase de sânge rudimentare, în vase separate. Apoi au conectat aceste părți folosind proteine speciale de „lipici”, permițând țesuturilor să crească împreună și să comunice. Pe măsură ce organoidul creștea, au început să apară semnale electrice, indicând activitatea rețelei neuronale.

Organoidul creat a inclus o gamă largă de celule neuronale similare cu cele din creierul unui embrion uman aflat în a 40-a zi de dezvoltare. Mini-structura creierului creată în laborator a reușit să reproducă aproximativ 80% din tipurile de celule caracteristice etapei incipiente a dezvoltării creierului uman.

Deși MRBO este semnificativ mai mic decât creierul real (aproximativ 6-7 milioane de neuroni față de zeci de miliarde la un adult), acesta oferă o platformă unică pentru studierea dezvoltării creierului în ansamblu.

Organoidul a arătat, de asemenea, o formă timpurie a barierei hematoencefalice, un strat de celule care controlează trecerea substanțelor în creier.

„Dacă vrem să înțelegem tulburările de neurodezvoltare sau bolile psihiatrice, trebuie să lucrăm cu celule umane. Dar nu pot pur și simplu să cer cuiva să-mi «împrumute» creierul său pentru a studia autismul”, explică Kathuria. „Organoizii din întregul creier ne permit să observăm progresia bolii în timp real, să testăm tratamente și chiar să dezvoltăm terapii personalizate.”

Oamenii de știință observă că utilizarea unor astfel de organoizi pentru testarea de noi medicamente ar putea îmbunătăți eficiența studiilor clinice. Astăzi, 85% până la 90% dintre medicamente eșuează în studiile clinice de fază I pe oameni, iar pentru medicamentele neuropsihiatrice rata de eșec este chiar mai mare - până la 96%. Acest lucru se datorează faptului că modelele animale sunt utilizate mai ales în stadiile incipiente ale dezvoltării, în timp ce MRBO reproduce mai bine dezvoltarea creierului uman și poate servi drept model mai precis.

„Schizofrenia, autismul și boala Alzheimer afectează întregul creier, nu doar anumite regiuni”, spune Kathuria. „Dacă putem înțelege ce nu merge bine în cele mai timpurii etape ale dezvoltării, putem găsi noi ținte pentru terapie și dezvoltarea de medicamente. Putem testa medicamentele direct în acești organoizi și le putem evalua eficacitatea înainte ca acestea să ajungă în studiile clinice pe oameni.”