Oamenii de ştiinţă olandezi au găsit o modalitate de a sări peste unele dintre cele mai dificile etape în construirea unui model de creier uman în miniatură în laborator. Acest „mini-creier" este fabricat din ţesut real şi „are un potenţial uriaş", spun ei.
În loc să determine celulele stem să prolifereze cu milioanele şi să se transforme în diferite tipuri de celule, cum ar fi neuronii, cercetătorii olandezi au reuşit să dezvolte un organoid cerebral direct din ţesut cerebral fetal.
Structura rezultată, care se auto-organizează, are dimensiunea unui bob de orez.
Deşi nu este un organ real (nu are gânduri, emoţii sau conştiinţă), cercetătorii speră că se va dovedi a fi un model valoros pentru tratamentul bolilor şi tulburărilor cerebrale, în special la copii.
„Cu acest studiu, aducem o contribuţie importantă în domeniul cercetării organoizilor şi al creierului", spune Hans Clevers, un pionier în cercetarea organoizilor la Institutul Hubrecht şi la Centrul Prinţesa Máxima, într-un comunicat.
„Până acum, am reuşit să obţinem organoizi din majoritatea organelor umane, dar nu şi din creier, şi suntem entuziasmaţi că am reuşit să depăşim şi acest obstacol".
O imagine a unui organoid de creier fetal uman întreg. Celulele stem sunt marcate cu gri, iar celulele neuronale sunt codificate prin culoare, de la roz la galben, în funcţie de adâncime. (Centrul Prinţesa Máxima, Institutul Hubrecht/B Artegiani, D Hendriks, H Clevers/CC BY-NC-ND)
Ţesutul cerebral fetal este obţinut, de obicei, în urma avorturilor voluntare, iar reglementările de natură etică în cercetarea ştiinţifică variază considerabil de la o naţiune la alta, unele ţări interzicându complet utilizarea acestora, iar altele, precum Olanda, permiţând utilizarea sa cu limitări stricte.
Având în vedere disponibilitatea redusă a ţesutului fetal, oamenii de ştiinţă au cultivat până acum doar „mini-creiere" umane din celule stem.
Dar, spre deosebire de organoizii derivaţi din celule, care se maturizează spontan până la un punct final, organoizii derivaţi din ţesuturi reflectă o stare de dezvoltare nativă, fixă, care poate fi menţinută pentru o perioadă destul de lungă de timp.
În Ţările de Jos, cercetătorii de la Centrul Prinţesa Máxima pentru oncologie pediatrică şi de la Institutul Hubrecht au colaborat îndeaproape cu bioeticienii pentru a-şi concepe metodologia.
În cele din urmă, echipa a reuşit să convingă fragmente mici de ţesut cerebral fetal să se autoorganizeze într-un vas de laborator, creând o structură tridimensională, stratificată, cu diferite tipuri de celule, inclusiv neuroni şi celule de susţinere, numite glia radială.
Glia radială reprezintă o evoluţie deosebit de interesantă, deoarece acestea sunt caracteristici specifice omului care nu sunt reproduse în modelele de rozătoare, spun cercetătorii.
Patru imagini cu zoom-in ale unor părţi diferite din organoizi ale creierului fetal uman.
(Centrul Princess Máxima, Institutul Hubrecht/B Artegiani, D Hendriks, H Clevers/CC BY-NC-ND)
Mai mult decât atât, organoidul cerebral a continuat să răspundă la unele dintre aceleaşi semnale chimice ca un creier viu şi a rămas în viaţă mai mult de şase luni.
Prin comparaţie, organoizii cerebrali realizaţi din celule stem abia reuşesc să reziste mai mult de 80 de zile.
Clevers şi colegii săi au reuşit chiar să manipuleze genetic organoizii lor pentru a semăna cu tumorile canceroase şi să testeze medicamente pe aceştia.
Echipa crede că succesul poate fi atribuit, cel puţin parţial, proteinelor pe care le produce ţesutul cerebral.
Aceste proteine cheie creează scheletul pentru celulele cerebrale, astfel încât acestea să se poată auto-organiza într-o structură tridimensională.
„Noul nostru model de creier derivat din ţesut uman ne permite să înţelegem mai bine modul în care creierul în curs de dezvoltare reglează identitatea celulelor", spune Benedetta Artegiani, liderul grupului de cercetare de la Centrul Prinţesa Máxima.
De asemenea, spune ea, ar putea ajuta la înţelegerea modului în care erorile din acest proces pot duce la boli de neurodezvoltare, cum ar fi microcefalia, precum şi la alte boli care pot proveni dintr-o dezvoltare celulară nereuşită, inclusiv cancerul cerebral la copii.
Studiul a fost publicat luni, în revista Cell.
Foto articol: Parte a unui organoid de creier fetal uman. (Centrul Prinţesa Máxima, Institutul Hubrecht/B Artegiani, D Hendriks, H Clevers/CC BY-NC-ND)
