Nová štúdia ukazuje, že "mini mozgy" by mohli urýchliť vývoj liečby Alzheimerovej choroby

Výskumník z University of Saskatchewan (USask) vytvára miniatúrne pseudoorgány z kmeňových buniek pomocou inovatívnej novej metódy na diagnostikovanie a liečbu Alzheimerovej choroby.

Keď Dr. Tyler Wenzel, PhD., prvýkrát prišiel s myšlienkou vytvorenia miniatúrneho mozgu z kmeňových buniek, netušil, aký úspešný bude jeho výtvor. Wenzelov „mini mozog“ by teraz mohol spôsobiť revolúciu v spôsobe, akým diagnostikujeme a liečime Alzheimerovu chorobu a iné mozgové ochorenia.

„Ani v najdivokejších snoch by sme si nemysleli, že náš šialený nápad bude fungovať,“ povedal. „Tieto [mini-mozgy] by sa mohli použiť ako diagnostický nástroj vyrobený z krvi.“

Wenzel, postdoktorand na katedre psychiatrie Lekárskej fakulty, rozvinul myšlienku „mini-mozgu“ – alebo formálnejšie jedinečného modelu mozgového organoidu – pod vedením Dr. Darrella Mussoa, Ph.D.

Ľudské kmeňové bunky sa dajú manipulovať tak, aby sa stali takmer akoukoľvek inou bunkou v tele. Pomocou kmeňových buniek odobratých z ľudskej krvi dokázal Wenzel vytvoriť miniatúrny umelý orgán – s veľkosťou približne tri milimetre, ktorý vizuálne pripomína kúsok žuvačky, ktorý sa niekto pokúsil opäť vyhladiť.

Tieto „mini-mozgy“ sa vytvárajú vytvorením kmeňových buniek zo vzorky krvi a následnou premenou týchto kmeňových buniek na funkčné mozgové bunky. Použitie malých syntetických organoidov na výskum nie je nový koncept, ale „mini-mozgy“ vyvinuté vo Wenzelovom laboratóriu sú jedinečné. Ako je opísané vo Wenzelovom článku v časopise Frontiers of Cellular Neuroscience, mozgy v jeho laboratóriu sa skladajú zo štyroch rôznych typov mozgových buniek, zatiaľ čo väčšina mozgových organoidov sa skladá iba z neurónov.

Pri testovaní Wenzelove „mini-mozgy“ presnejšie odrážajú mozgy dospelých ľudí, čo umožňuje podrobnejšie štúdie neurologických ochorení dospelých, ako je Alzheimerova choroba.

A v prípade tých „mini-mozgov“ vytvorených z kmeňových buniek od ľudí s Alzheimerovou chorobou Wenzel zistil, že umelý orgán vykazoval patológiu Alzheimerovej choroby – len v menšom meradle.

„Ak sa kmeňové bunky môžu stať akoukoľvek bunkou v ľudskom tele, otázka znela: ‚Môžeme vytvoriť niečo, čo sa podobá celému orgánu?‘“ povedal Wenzel. „Keď sme to vyvíjali, dostal som túto bláznivú myšlienku, že ak by to boli skutočne ľudské mozgy, ak by pacient mal chorobu ako Alzheimerova choroba a my by sme mu vypestovali ‚mini mozog‘, potom by teoreticky tento malý mozog mal Alzheimerovu chorobu.“

Wenzel poznamenal, že táto technológia má potenciál zmeniť spôsob poskytovania zdravotnej starostlivosti ľuďom s Alzheimerovou chorobou, najmä vo vidieckych a odľahlých komunitách. Tento priekopnícky výskum už získal podporu od Kanadskej spoločnosti pre Alzheimerovu chorobu.

Ak Wenzel a jeho kolegovia dokážu vytvoriť spoľahlivý spôsob diagnostikovania a liečby neurologických ochorení, ako je Alzheimerova choroba, a to len pomocou malej vzorky krvi – ktorá má relatívne dlhú trvanlivosť a môže byť prepravená kuriérom – namiesto toho, aby pacienti museli cestovať do nemocníc alebo špecializovaných kliník, mohlo by to výrazne ušetriť zdroje zdravotnej starostlivosti a znížiť záťaž pacientov.

„Teoreticky, ak tento nástroj funguje tak, ako si myslíme, mohli by sme si jednoducho nechať poslať vzorku krvi z La Loche alebo La Ronge na univerzitu a diagnostikovať vás týmto spôsobom,“ povedal.

Počiatočný dôkaz konceptu „mini-mozgov“ bol mimoriadne povzbudivý – čo znamená, že ďalším krokom pre Wenzela je rozšírenie testovania na väčší počet pacientov.

Výskumníci majú tiež záujem rozšíriť rozsah svojho výskumu minimozgov. Ak dokážu potvrdiť, že minimozgy presne odrážajú iné mozgové ochorenia alebo neurologické stavy, mohli by sa použiť na urýchlenie diagnostiky alebo testovanie účinnosti liekov u pacientov, povedal Wenzel.

Ako príklad Wenzel poukázal na dlhé čakacie doby na vyšetrenie u psychiatra v Saskatchewane. Ak by sa „mini-mozgy“ dali použiť na testovanie, ktoré antidepresíva účinkujú najlepšie u depresívneho pacienta, mohlo by to výrazne skrátiť čas potrebný na návštevu lekára a získanie receptu.

„Mini-mozog“ v Petriho miske – keď sú organoidy vytvorené z kmeňových buniek od ľudí s Alzheimerovou chorobou, vykazujú patológiu Alzheimerovej choroby, len v menšom meradle. Zdroj: USask/David Stobbe.

Wenzel, bývalý učiteľ prírodných vied na strednej škole, ktorý sa presunul do sveta výskumu a akademickej obce, povedal, že je to „podstata výskumu“ – vymyslieť hypotézu a priblížiť sa k jej testovaniu v experimente – čo ho na jeho práci nadchýna.

Ohromujúci úspech počiatočných „mini-mozgov“ bol taký ohromujúci, že Wenzel priznal, že ho stále nedokáže úplne pochopiť.

„Stále tomu neverím, ale zároveň je to neuveriteľne motivujúce, že sa niečo také stalo,“ povedal Wenzel. „Dáva mi to niečo, čo podľa mňa ovplyvní spoločnosť, prinesie skutočný rozdiel a vytvorí zmenu... má to potenciál zmeniť podobu medicíny.“

Výsledky práce sú podrobne opísané v článku publikovanom v časopise Frontiers in Cellular Neuroscience.