Pasaulio mokslininkai dabar gali sukurti labai tikroviškus smegenų žievės organoidus – iš esmės miniatiūrines dirbtines smegenis su veikiančiais neuroniniais tinklais – dėka patentuoto protokolo, kurį šį mėnesį išleido Kalifornijos universiteto San Diego mokslininkai.
Naujoji technika, paskelbta m Gamtos protokolaiatveria kelią mokslininkams atlikti pažangesnius tyrimus dėl autizmo, šizofrenijos ir kitų neurologinių sutrikimų, kuriems dažniausiai būdinga smegenų struktūra, tačiau pakinta elektrinis aktyvumas.
Tai teigia Alysson Muotri, Ph.D., atitinkamas autorius ir UC San Diego Sanfordo kamieninių ląstelių instituto (SSCI) integruoto kosminių kamieninių ląstelių orbitinių tyrimų centro direktorius. SSCI vadovauja dr. Catriona Jamieson, pirmaujanti gydytoja-mokslininkė vėžio kamieninių ląstelių biologijos srityje, kurios tyrimai tiria pagrindinį klausimą, kaip erdvė keičia vėžio progresavimą.
Naujai detalus metodas leidžia sukurti mažas žmogaus smegenų kopijas, tokias tikroviškas, kad jos konkuruoja su „vaisiaus smegenų nervinio tinklo sudėtingumu“, teigia Muotri, kuris taip pat yra UC San Diego medicinos mokyklos katedrų profesorius. Pediatrija ir ląstelinė bei molekulinė medicina. Jo smegenų kopijos jau iškeliavo į Tarptautinę kosminę stotį (TKS), kur buvo tiriamas jų aktyvumas mikrogravitacijos sąlygomis.
Du kiti smegenų organoidų kūrimo protokolai yra viešai prieinami, tačiau nė vienas neleidžia tyrėjams tirti smegenų elektrinio aktyvumo. Tačiau Muotri metodas leidžia tyrėjams tyrinėti neuroninius tinklus, sukurtus iš pacientų, turinčių įvairių neurologinių sutrikimų, kamieninių ląstelių.
„Jums nebereikia kurti skirtingų regionų ir juos sujungti“, – sakė Muotri ir pridūrė, kad jo protokolas leidžia skirtingoms smegenų sritims, pavyzdžiui, žievei ir vidurinėms smegenims, „vystytis kartu, kaip natūraliai pastebima žmogaus vystymosi metu“.
„Manau, kad ateityje matysime daug šio protokolo išvestinių, skirtų įvairių smegenų grandinių tyrimui“, – pridūrė jis.
Tokios „mini smegenys“ gali būti naudojamos tiriant potencialiai gydomuosius vaistus ir net genų terapiją prieš vartojant pacientus, taip pat siekiant patikrinti veiksmingumą ir šalutinį poveikį, teigia Muotri.
Planas tai padaryti jau rengiamas. Muotri ir mokslininkai iš federalinio Amazonės universiteto Manause, Amazonas, Brazilija, bendradarbiauja, kad įrašytų ir ištirtų Amazonės genčių gydymo būdus Alzheimerio ligai gydyti – ne ant Žemės sukurtų pelių modelių, o su sergančiais žmogaus smegenų organoidais kosmose.
Tyrimo projektas apima kelis žemynus ir buveines – nuo Amazonės atogrąžų miškų gelmių iki Muotri laboratorijos Kalifornijos pakrantėje – ir galiausiai pasieks Tarptautinę kosminę stotį.
Kitos smegenų organoidų tyrimų galimybės apima ligų modeliavimą, žmogaus sąmonės supratimą ir papildomus kosmoso eksperimentus. Kovo mėnesį Muotri, bendradarbiaudama su NASA, išsiuntė į kosmosą daugybę smegenų organoidų, pagamintų iš Alzheimerio liga ir ALS (amiotrofine šonine skleroze, dar vadinama Lou Gehrig liga) sergančių pacientų kamieninių ląstelių. Naudingasis krovinys grįžo gegužę, o rezultatai, kurie galiausiai bus paskelbti, yra peržiūrimi.
Kadangi mikrogravitacija imituoja pagreitintą Žemės senėjimo versiją, Muotri turėtų turėti galimybę stebėti kelerius metus trukusios ligos progresavimo pasekmes tirdamas mėnesio trukmės misijos naudingumą, įskaitant galimus baltymų gamybos pokyčius, signalizacijos kelius, oksidacinį stresą ir epigenetiką.
„Tikimės naujų atradimų – dalykų, kurių tyrėjai anksčiau neatrado“, – sakė jis. „Tokio modelio į kosmosą niekas iki šiol nesiuntė.
Tyrimo bendraautoriai yra Michaelas Q. Fitzgeraldas, Tiffany Chu, Francesca Puppo, Rebeca Blanch ir Shankar Subramaniam iš San Diego universiteto ir Miguel Chillón iš Universitat Autònoma de Barcelona ir Institució de Recerca i Estudis Avançats. abu Barselonoje, Ispanijoje. Blanch taip pat yra susijusi su Universitat Autònoma de Barcelona.