Naukowcy z Johns Hopkins University opracowali przełomowy model laboratoryjny – pierwszy wieloobszarowy organoid mózgowy (MRBO), który odwzorowuje strukturalnie i funkcjonalnie cały ludzki mózg. W przeciwieństwie do dotychczasowych organoidów, ograniczających się do pojedynczych fragmentów, MRBO łączy tkanki z różnych obszarów, wykazuje aktywność elektryczną i zawiera większość typów komórek obecnych we wczesnym rozwoju mózgu. To osiągnięcie otwiera nowe możliwości w badaniach nad chorobami neurologicznymi i neuropsychiatrycznymi, takimi jak autyzm, schizofrenia czy choroba Alzheimera.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Czym jest organoid obejmujący cały mózg i na czym polega jego przełomowość.
- Jakie choroby neurologiczne mogą być badane z wykorzystaniem tego modelu.
- W jaki sposób MRBO może wpłynąć na rozwój leków i skuteczność terapii.
- Jakie technologie i metody zastosowano do stworzenia miniaturowego mózgu w laboratorium.
Nowa generacja organoidów mózgowych – czym jest MRBO
Zespół naukowców z Johns Hopkins University, kierowany przez dr Annie Kathurię z Katedry Inżynierii Biomedycznej, stworzył pierwszy organoid obejmujący cały mózg – multi-region brain organoid (MRBO). W odróżnieniu od dotychczasowych modeli, które odwzorowywały jedynie pojedyncze fragmenty mózgu (np. korę mózgową czy tyłomózgowie), nowa struktura łączy w sobie tkanki z różnych obszarów, które współdziałają ze sobą jako funkcjonalna całość.
Stworzyliśmy kolejną generację organoidów mózgowych – mówi Annie Kathuria. – Wyhodowaliśmy szczątkowy organoid obejmujący cały mózg; nazywamy go wieloobszarowym organoidem mózgowym (MRBO).
Model oparty na ludzkich komórkach – szansa dla neurologii i psychiatrii
Do tej pory badania nad chorobami neurologicznymi opierały się głównie na modelach zwierzęcych, które – choć przydatne – nie oddają w pełni złożoności ludzkiego mózgu. MRBO powstał z ludzkich komórek nerwowych i szczątkowych naczyń krwionośnych, połączonych ze sobą za pomocą biologicznego „superkleju” – lepkich białek umożliwiających tworzenie połączeń pomiędzy tkankami.
Organoid zaczął wykazywać aktywność elektryczną i zachowywał się jak rozwijająca się sieć neuronalna. Zachował też szerokie spektrum typów komórek, odpowiadające tym obecnym w mózgu 40-dniowego płodu ludzkiego. Około 80% rodzajów komórek obserwowanych w wczesnym stadium rozwoju ludzkiego mózgu zostało odtworzone w laboratorium.
Obserwacja zaburzeń w czasie rzeczywistym i personalizacja terapii
Nowy model daje unikalną możliwość obserwowania zmian patologicznych w skali całego mózgu. To ogromny krok w badaniach nad zaburzeniami neurorozwojowymi, takimi jak autyzm, schizofrenia czy choroba Alzheimera.
Organoidy całego mózgu pozwalają nam na bieżąco obserwować rozwój zaburzeń, sprawdzać skuteczność leczenia, a nawet dostosowywać terapie do indywidualnych pacjentów – podkreśla Kathuria.
Naukowcy zaobserwowali także formowanie się wczesnej bariery krew–mózg, co może być ważne w testach nad selektywnością działania leków oraz ich przenikalnością do mózgu.
Szansa na poprawę skuteczności leków neurologicznych
Jednym z najpoważniejszych problemów współczesnej farmakologii jest niska skuteczność badań klinicznych w neurologii. Szacuje się, że aż 85–90% leków odpada na etapie pierwszej fazy badań klinicznych, a w przypadku leków neuropsychiatrycznych ten odsetek wynosi nawet 96%.
Według Kathurii, wykorzystanie organoidów obejmujących cały mózg może znacząco poprawić te statystyki:
Choroby takie jak schizofrenia, autyzm i choroba Alzheimera wpływają na cały mózg, a nie tylko na jego część. Jeśli uda się zrozumieć, co idzie nie tak na wczesnym etapie rozwoju, możemy znaleźć nowe cele dla badań przesiewowych leków.
Główne wnioski
- Naukowcy z Johns Hopkins University stworzyli pierwszy organoid obejmujący cały mózg (MRBO), który zawiera połączone ze sobą tkanki z różnych obszarów mózgu.
- Model oparty na ludzkich komórkach pozwala badać choroby neurologiczne, takie jak autyzm, schizofrenia czy Alzheimer, bez konieczności wykorzystywania modeli zwierzęcych.
- Organoid wykazuje aktywność elektryczną i zachowuje cechy odpowiadające mózgowi 40-dniowego płodu – zawiera około 80% typów komórek obecnych w rozwijającym się mózgu.
- MRBO może zwiększyć skuteczność testowania leków – obecnie aż 96% leków neuropsychiatrycznych nie przechodzi badań klinicznych fazy I.
Źródło:
- Johns Hopkins University
