Prvýkrát sa to podarilo výskumníkom 3D modely mozgu vytvorené, ktoré obsahujú rôzne typy buniek od viacerých ľudí 1. Tieto organoidy „dediny v miske“ by mohli pomôcť odhaliť, prečo sa reakcia mozgu na drogy líši od človeka k človeku.

Iné tímy vytvorili 2D rezy mozgových buniek od viac ako jedného ľudského darcu 2, ale táto práca uvádza robustné 3D systémy vhodné na výskum.

„Je to skutočne výkonná technológia a prístup,“ hovorí Tomasz Nowakowski, biológ z Kalifornskej univerzity v San Franciscu, ktorý sa na štúdii nezúčastnil. Mnoho skupín pravdepodobne použije túto metódu, dodáva. "Je to technické majstrovské dielo."

Tieto chimérické kultúry, ktoré autori nazývajú chimeroidy, kombinujú bunky až od piatich darcov. Budúce verzie by mohli obsahovať bunky od stoviek ľudí. "Čo keby sme jedného dňa mohli použiť chimeroidy ako avatary na predpovedanie individuálnych odpovedí na nové terapeutiká pred ich testovaním v skúške? Rada si predstavujem takú budúcnosť," hovorí Paola Arlotta, biologička kmeňových buniek z Harvardskej univerzity v Cambridge v štáte Massachusetts a hlavná autorka štúdie zverejnenej dnes vPrírodabola zverejnená.

Chce to dedinu

Modelové systémy nazývané organoidy napodobňujú bunkové zloženie orgánov ako črevá a pľúca. Výskumníci ich vyrábajú kúpaním kmeňových buniek od ľudského darcu v presne formulovanom kokteile chemikálií, ktoré stimulujú kmeňové bunky, aby sa vyvinuli do všetkých typov buniek, ktoré sa typicky vyskytujú v danom orgáne. Kultivačné podmienky tiež povzbudzujú bunky, aby sa spojili do komplexného 3D tvaru.

Mozgové organoidy rastú obzvlášť pomaly a ťažko sa s nimi manipuluje a výskumníci hľadajú lepšie spôsoby, ako ich vytvoriť. Jedným prístupom bolo spojiť bunky od viacerých darcov do jedného organoidu. Zhluky buniek od viacerých darcov by sa dali ľahšie zvládnuť a mohli by zachytiť širokú škálu ľudskej genetiky v jedinom modeli. Avšak, pretože rodičovské kmeňové bunky rastú rôznou rýchlosťou, rýchlo rastúce línie nevyhnutne prevezmú vládu.

Z mnohých jeden

Trik, uvádza Arlotta a jej kolegovia, spočíva v tom, že najprv vytvorí sériu organoidov od jediného darcu. Keď tieto dozrievajú, bunky vo všetkých organoidoch predpokladajú podobné rýchlosti rastu. Homogenizáciou týchto štruktúr a spojením buniek dohromady je možné pestovať kompozitný organoid. Chimeroidy autorov sa po troch mesiacoch rozšírili na približne 3-5 milimetrov a obsahujú rovnaké typy buniek prítomné v tkanive kôry plodu.

„Toto je naozaj veľký pokrok,“ hovorí Robert Vries, výkonný riaditeľ spoločnosti HUB Organoids na výskum organoidov v Utrechte v Holandsku. Komunita študujúca centrálny nervový systém „skutočne potrebuje viac organoidných systémov“.

Chimeroidy by mali umožniť výskumníkom zistiť, či drogy budú mať rôzne účinky na rôznych ľudí. Ako testovací prípad tím liečil multidonorové organoidy neurotoxickými liekmi. Etanol, ktorý spôsobuje fetálny alkoholový syndróm, znížil počet buniek v jednej bunkovej línii darcu. Bunky od tohto darcu rástli rýchlejšie v kombinácii s kyselinou valproovou, antiepileptickým liekom, ktorý je spojený so zvýšeným rizikom Porucha autistického spektra sa spája s deťmiin uteros tým prišiel do kontaktu.

Rastúce bolesti

Bude však potrebná starostlivá následná práca, aby sa zabezpečilo, že účinky pozorované v chimérických modeloch vyplývajú z genetiky konkrétnej bunkovej línie a nie z interakcie medzi tesne zabalenými bunkami, varuje Vries.

Výroba chimeroidov je tiež náročná na prácu, dodáva Nowakowski, ktorý model študuje vo svojom laboratóriu. Ale automatizované systémy bunkovej kultúry by mali uľahčiť pracovné zaťaženie a urobiť tieto modely vhodnými pre efektívnejšie experimenty s chorobami mozgu.