A tudósok egy egyedülálló organoidot növesztettek, amely az egész agyat utánozza

A Johns Hopkins Egyetem kutatói egy egyedülálló emberi agyi organoidot növesztettek, amely idegszövetet és kezdetleges ereket tartalmaz. A fejlesztés áttörést jelenthet a neuropszichiátriai rendellenességek, például az autizmus tanulmányozásában.

„Létrehoztunk egy következő generációs organoidot” – mondta a tanulmány vezető szerzője, Annie Kathuria, a JHU Biomérnöki Tanszékének adjunktusa, aki agyfejlődést és neuropszichiátriai betegségeket vizsgál. „A tanulmányok jellemzően olyan organoidokat hoznak létre, amelyek az agynak csak egy részét – a kérget, a hátsóagyat vagy a középagyat – képviselik. Sikerült egy kezdetleges, egész agyat lefedő organoidot növesztenünk, amelyet több régióból álló agyi organoidnak (MRBO) nevezünk.”

Az Advanced Science folyóiratban megjelent munka az egyik első alkalom, hogy a tudósok olyan organoidot hoztak létre, amely az összes fő agyi régió szöveteit tartalmazza, amelyek kölcsönhatásban állnak egymással. Ez különösen fontos az egész agyat érintő betegségek, például a skizofrénia vagy az autizmus tanulmányozása során. Eddig az ilyen vizsgálatokat főként állatmodelleken végezték.

Az MRBO tenyésztéséhez Kathuria csapata először az agy különböző részeiből származó idegsejteket, valamint kezdetleges vérereket tenyésztett különálló edényekben. Ezután ezeket a részeket speciális „ragasztó” fehérjékkel kötötték össze, lehetővé téve a szövetek egymáshoz való növekedését és kommunikációját. Ahogy az organoid nőtt, elektromos jelek kezdtek megjelenni, amelyek az ideghálózat aktivitását jelezték.

A létrehozott organoid a fejlődés 40. napján egy emberi embrió agyában található neuronális sejtek széles skáláját tartalmazta. A laboratóriumban létrehozott mini-agyszerkezet az emberi agyfejlődés korai szakaszára jellemző sejttípusok körülbelül 80%-át reprodukálta.

Bár az MRBO lényegesen kisebb, mint a valódi agy (körülbelül 6-7 millió neuron, szemben a felnőtteknél található több tízmilliárddal), egyedülálló platformot biztosít az agy egészének fejlődésének tanulmányozásához.

Az organoid a vér-agy gát egy korai formáját is kimutatta, amely egy sejtréteg, amely az anyagok agyba jutását szabályozza.

„Ha meg akarjuk érteni a neurofejlődési rendellenességeket vagy a pszichiátriai betegségeket, emberi sejtekkel kell dolgoznunk. De nem kérhetem meg valakit, hogy csak úgy »adja kölcsön« az agyát az autizmus tanulmányozásához” – magyarázza Kathuria. „Az egész agyat felölelő organoidok lehetővé teszik számunkra, hogy valós időben megfigyeljük a betegség progresszióját, teszteljük a kezeléseket, sőt, személyre szabott terápiákat is kidolgozzunk.”

A tudósok megjegyzik, hogy az ilyen organoidok használata új gyógyszerek tesztelésére javíthatja a klinikai vizsgálatok hatékonyságát. Napjainkban a gyógyszerek 85-90%-a bukik meg az I. fázisú emberi vizsgálatokon, a neuropszichiátriai gyógyszerek esetében pedig a kudarcarány még magasabb - akár 96%. Ez azért van, mert az állatmodelleket többnyire a fejlesztés korai szakaszában használják, míg az MRBO jobban reprodukálja az emberi agy fejlődését, és pontosabb modellként szolgálhat.

„A skizofrénia, az autizmus és az Alzheimer-kór az egész agyat érinti, nem csak bizonyos régiókat” – mondja Kathuria. „Ha a fejlődés legkorábbi szakaszában megértjük, mi a baj, új célpontokat találhatunk a terápiához és a gyógyszerfejlesztéshez. A gyógyszereket közvetlenül ezekben az organoidokban tesztelhetjük, és felmérhetjük hatékonyságukat, mielőtt eljutnának az emberi klinikai vizsgálatokhoz.”