Vedci vypestovali unikátny organoid, ktorý napodobňuje celý mozog.

Výskumníci z Univerzity Johnsa Hopkinsa vypestovali unikátny organoid ľudského mozgu obsahujúci nervové tkanivo a základné krvné cievy. Tento vývoj by mohol byť prelomom v štúdiu neuropsychiatrických porúch, ako je autizmus.

„Vytvorili sme organoid novej generácie,“ povedala hlavná autorka Annie Kathuria, odborná asistentka na katedre biomedicínskeho inžinierstva JHU, ktorá študuje vývoj mozgu a neuropsychiatrické ochorenia. „Štúdie zvyčajne vytvárajú organoidy, ktoré predstavujú iba jednu časť mozgu – kôru, zadný mozog alebo stredný mozog. Podarilo sa nám vypestovať rudimentárny organoid celého mozgu, ktorý nazývame multiregionálny mozgový organoid (MRBO).“

Práca publikovaná v časopise Advanced Science je jednou z prvých, kedy vedci vytvorili organoid, ktorý zahŕňa tkanivo zo všetkých hlavných oblastí mozgu, ktoré spolu interagujú. To je obzvlášť dôležité pre štúdium chorôb, ktoré postihujú celý mozog, ako je schizofrénia alebo autizmus. Doteraz sa takéto štúdie vykonávali prevažne na zvieracích modeloch.

Aby Kathuriov tím vypestoval MRBO, najprv kultivoval nervové bunky z rôznych častí mozgu, ako aj základné krvné cievy, v samostatných miskách. Tieto časti potom spojili pomocou špeciálnych „lepiacich“ proteínov, čo umožnilo tkanivám rásť a komunikovať. Ako organoid rástol, začali sa objavovať elektrické signály, ktoré naznačovali aktivitu neurónovej siete.

Vytvorený organoid obsahoval širokú škálu neuronálnych buniek podobných tým, ktoré sa nachádzajú v mozgu ľudského embrya v 40. deň vývoja. Laboratórne vytvorená minimozgová štruktúra dokázala reprodukovať približne 80 % bunkových typov charakteristických pre rané štádium vývoja ľudského mozgu.

Hoci je MRBO výrazne menšie ako skutočný mozog (približne 6 – 7 miliónov neurónov oproti desiatkam miliárd u dospelého), poskytuje jedinečnú platformu na štúdium vývoja mozgu ako celku.

Organoid tiež vykazoval skorú formu hematoencefalickej bariéry, vrstvy buniek, ktorá riadi prechod látok do mozgu.

„Ak chceme pochopiť neurovývojové poruchy alebo psychiatrické ochorenia, musíme pracovať s ľudskými bunkami. Nemôžem však len tak niekoho požiadať, aby mi ‚požičal‘ svoj mozog na štúdium autizmu,“ vysvetľuje Kathuria. „Organoidy celého mozgu nám umožňujú pozorovať progresiu ochorenia v reálnom čase, testovať liečbu a dokonca vyvíjať prispôsobené terapie.“

Vedci poznamenávajú, že použitie takýchto organoidov na testovanie nových liekov by mohlo zlepšiť efektivitu klinických skúšok. V súčasnosti 85 % až 90 % liekov zlyháva v prvej fáze klinických skúšok na ľuďoch a v prípade neuropsychiatrických liekov je miera zlyhania ešte vyššia – až 96 %. Je to preto, že zvieracie modely sa väčšinou používajú v raných štádiách vývoja, zatiaľ čo MRBO lepšie reprodukuje vývoj ľudského mozgu a môže slúžiť ako presnejší model.

„Schizofrénia, autizmus a Alzheimerova choroba postihujú celý mozog, nielen konkrétne oblasti,“ hovorí Kathuria. „Ak dokážeme pochopiť, čo sa deje zle v najskorších štádiách vývoja, môžeme nájsť nové ciele pre terapiu a vývoj liekov. Lieky môžeme testovať priamo v týchto organoidoch a posúdiť ich účinnosť skôr, ako sa dostanú do klinických štúdií na ľuďoch.“