Cercetătorii au reuşit să demonstreze într-un nou studiu preclinic că organoizi de creier uman - aglomerări de neuroni cultivaţi în laborator - se pot integra într-un creier de şobolan şi pot răspunde la stimulare vizuală, precum luminină intermitentă.
Decenii de cercetare au arătat că neuroni individuali umani şi de rozătoare pot fi transplantaţi în creierul rozătoarelor şi, mai recent, oamenii de ştiinţă au demonstrat că organoizi de creier uman se pot integra în creierul rozătoarelor în curs de dezvoltare.
Până acum însă, nu s-a studiat dacă aceste grefe de organoizi se pot integra funcţional în sistemul vizual al unui creier de şobolan adult cu leziuni.
„Ne-am concentrat nu doar asupra transplantului de celule individuale, ci şi asupra transplantului de ţesut”, spune autorul principal H. Isaac Chen, medic şi profesor asistent de neurochirurgie la universitatea din Pennsylvania.
„Organoizii cerebrali au arhitectură; au o structură care seamănă cu creierul. Am putut să ne uităm la neuronii individuali din această structură pentru a înţelege mai profund integrarea organoizilor transplantaţi”.
Cercetătorii au cultivat în laborator, timp de aproximativ 80 de zile, neuroni derivaţi din celule stem umane înainte de a-i grefa în creierul şobolanilor adulţi care suferiseră leziuni la nivelul cortexului vizual.
În decurs de trei luni, organoizii grefaţi s-au integrat în creierul gazdei. Ei au devenit vascularizaţi, au crescut în dimensiune şi număr, au trimis proiecţii neuronale şi au format sinapse cu neuronii gazdei.
Echipa a folosit viruşi cu etichete fluorescente care sar de la neuron la neuron, de-a lungul sinapselor, pentru a detecta şi a urmări conexiunile fizice între celulele organoide şi cerebrale ale şobolanului gazdă.
„Prin injectarea unui trasor viral în ochiul animalului, am putut urmări conexiunile neuronale în aval de retină”, spune Chen, subliniind faptul că trasorul a ajuns până la organoid.
Cercetătorii au folosit probe cu electrozi pentru a măsura activitatea neuronilor individuali din organoizi atunci când animalele au fost expuse la lumini intermitente şi bare albe şi negre alternative.
„Am văzut că un număr bun de neuroni din organoid au răspuns la diferitele poziţionări de lumină, ceea ce ne oferă dovezi că aceşti neuroni organoizi au fost capabili nu doar să se integreze cu sistemul vizual, dar au fost capabili să adopte funcţii foarte specifice ale cortexului vizual”, a explicat cercetătorul.
Echipa a fost surprinsă de gradul în care organoizii s-au putut integra în doar trei luni.
„Nu ne aşteptam să vedem acest grad de integrare funcţională atât de devreme”, continuă Chen. Potrivit acestuia, au existat alte studii care au analizat transplantul de celule individuale care arată că, chiar şi la nouă sau 10 luni după ce au fost transplantaţi neuroni umani într-o rozătoare, aceştia încă nu sunt complet maturi.
„Ţesuturile neuronale au potenţialul de a reconstrui zone ale creierului rănit”, explică în continuare Chen.
„Nu am rezolvat totul, dar acesta este un prim pas foarte solid. Acum, vrem să înţelegem cum ar putea fi utilizaţi organoizii în alte zone ale cortexului, nu doar în cortexul vizual şi vrem să înţelegem regulile care ghidează modul în care neuronii organoizi se integrează în creier, astfel încât să putem controla mai bine acest proces şi să îl facem să se întâmple mai repede”, au fost concluziile cercetătorului.
Acest studiu fost publicat joi, în jurnalul Cell Stem Cell.
(Foto: Histologia unui creier de şobolan cu un organoid de creier uman grefat. Credit: Jgamadze et al.)
