Potkany s „ľudským mozgom“ pomôžu pri vývoji liečby pacientov s neurologickou traumou

Bratislava 3. februára 2023 (HSP/Foto:Screenshot)

Noviny The Times informovali, že vedcom sa podarilo vložiť organoid z ľudských buniek do mozgu potkana. Organoid je miniaturizovaná a zjednodušená verzia orgánu vytvorená in vitro. Vytvára sa z jednej alebo niekoľkých buniek tkaniva alebo embryonálnych kmeňových buniek, ktoré sa vďaka svojej schopnosti samoobnovy a diferenciácie môžu samy organizovať v trojrozmernej kultúre. Technika pestovania organoidov sa od začiatku roka 2010 rýchlo zdokonaľovala a časopis The Scientist ju označil za jeden z najväčších vedeckých pokrokov roku 2013. Organoidy používajú vedci na štúdium chorôb a liečby v laboratóriu

Vedci implantovali laboratórnym potkanom „mini mozog“ zložený z ľudských buniek, čo by mohlo v budúcnosti pomôcť pri liečbe vážnych poranení mozgu. Pri svojom experimente vedci použili mozgové organoidy – malé zhluky ľudských mozgových buniek vopred vypestovaných v Petriho miske. Do mozgov potkanov implantovali živé organoidy a po niekoľkých týždňoch boli plne integrované do nervovej siete.

Podľa vedcov je možné, že podobné manipulácie sa budú v budúcnosti používať na opravu poškodeného mozgového tkaniva u ľudí. Môžu vziať kúsok kože pacienta a umiestniť ho do roztoku proteínov, aby sa z neho stali kmeňové bunky, ktoré sa následne môžu stať akýmkoľvek typom bunky. To znamená, že tieto bunky by sa mohli premeniť na „náhradný kus“ mozgového tkaniva, ktorý by teoreticky mohol byť pre pacienta dokonalou voľbou.

Tento výskum je však stále v počiatočnom štádiu. Cieľom uvedeného experimentu bolo otestovať, či ľudské a potkanie mozgových buniek dokážu vytvoriť silnú väzbu. „Zamerali sme sa na transplantáciu nielen jednotlivých buniek, ale aj tkaniva,“ povedal hlavný autor štúdie, profesor Isaac Chen z Pensylvánskej univerzity.

„Mozgové organoidy majú vlastnú architektúru. Ich štruktúra sa podobá mozgu. V tejto štruktúre sme mohli študovať jednotlivé neuróny, aby sme lepšie pochopili integráciu transplantovaných organoidov,“ dodal.

Tieto organoidy, niekedy nazývané „mini mozgy“, sa pestovali z ľudských kmeňových buniek v laboratórnych podmienkach približne 80 dní. Potom ich implantovali do mozgu dospelých potkanov s poškodením zrakovej kôry, časti mozgu zodpovednej za videnie.

Do 90 dní sa tieto organoidy plne integrovali do mozgu potkanov: objavili sa krvné cievy zásobujúce „mini mozog“ živinami, organoidy sa zväčšili a ich bunky vytvorili spojenia s neurónmi v mozgu potkanov.

Keď potkanom svietili do očí, organoidné neuróny reagovali a charakter ich aktivity sa menil v závislosti od svetelnej stimulácie. „Neočakávali sme, že sa tak rýchlo podarí dosiahnuť takýto stupeň funkčnej integrácie,“ poznamenal Chen. „Nervové tkanivo má potenciál opraviť poškodené oblasti mozgu. Ešte sme nemohli preskúmať všetky podrobnosti, ale už sme urobili prvý krok.“

„Teraz musíme zistiť, ako sa organoidy dajú použiť v iných častiach mozgovej kôry – nielen v zrakovej kôre. Chceme tiež pochopiť zákony, ktorými sa riadi integrácia organoidných neurónov do mozgu, aby sme mohli tento proces lepšie kontrolovať a podľa možnosti urýchliť.“

Etici sa už teraz pýtajú, či je organoid vytvorený v laboratórnych podmienkach schopný raz prežívať nejaké pocity. Podľa súčasného konsenzu fragmenty tkaniva použité v tomto novom experimente nie sú schopné sebauvedomenia a necítia bolesť. Výsledky štúdie boli uverejnené v časopise Cell Stem Cell.