Organoidy mózgowe przetrwały w laboratorium rekordowe 240 dni

Stwardnienie zanikowe boczne (SLA) to bardzo poważna choroba uszkadzająca centralny i obwodowy układ nerwowy. Objawia się zanikiem mięśni kończyn oraz stopniowa utrata sprawności ruchowej. Nie ma skutecznego leku na SLA, a wszelkie terapie mają na celu łagodzenie objawów występujących u pacjenta. SLA zazwyczaj pojawia się po 40. roku życia, choć może dotykać także osoby młodsze.

Możliwość hodowania miniaturowych organopodobnych modeli mózgu, zwanych organoidami, pozwala naukowcom lepiej zrozumieć, co dzieje się na wczesnych etapach ALS, na długo przed wystąpieniem objawów. Organoidy, czyli miniaturowe modele organów, są często wykorzystywane do badań ludzkiej biologii i chorób. Na University of Cambridge naukowcy wykorzystują je do naprawy uszkodzonych wątrób czy ochrony płuc przez wirusem SARS-CoV-2. 

Organoidy zazwyczaj powstają w wyniku przeprogramowania dorosłych komórek (np. skóry) do stadium komórek macierzystych, które wykazują potencjał przekształcania się w większość typów komórek. Następnie są one hodowane w trójwymiarowych skupiskach, co ma odwzorowywać środowisko. 

Naukowcy z John van Geest Centre for Brain Repair z University of Cambridge, wykorzystali komórki macierzyste pobrane od pacjentów cierpiących na ALS do stworzenia organoidów mózgowych o wielkości mniej więcej ziarna groszku. Pod względem strukturalnym, przypominają one ludzką korę mózgową z etapu rozwoju embrionalnego. 

Przełomowy nie jest sam fakty wyhodowania organoidów mózgowych, a ich żywotność. W "Nature Neuroscience" opisano wyniki badań, które wskazują, że minimózgi wykazywały aktywność przez 240 dni, a nieoficjalnie mówi się, że przeżyły one nawet 340 dni (niepoparte publikacjami). Do tej pory nie było to możliwe.

- Choroby neurodegeneracyjne są bardzo złożonymi zaburzeniami, które mogą wpływać na wiele różnych typów komórek i na to, jak te komórki oddziałują na siebie w różnym czasie w miarę postępu choroby. Aby zbliżyć się do uchwycenia tej złożoności, potrzebujemy modeli, które są bardziej długotrwałe i replikują skład tych populacji ludzkich komórek mózgowych, w których zaburzenia zazwyczaj występują, i to jest to, co oferuje nasze podejście. Nie tylko możemy zobaczyć, co może się wydarzyć na wczesnym etapie choroby - na długo przed tym, jak pacjent może doświadczyć jakichkolwiek objawów - ale możemy również zacząć obserwować, jak zaburzenia zmieniają się w czasie w każdej komórce - powiedział dr András Lakatos, który kierował zespołem naukowców z Cambridge.

Mimo iż organoidy zazwyczaj hoduje się w formie sferycznej, zespół dr Lakatosa wytworzył w laboratorium cienkie "plasterki" organoidów. Dzięki temu więcej komórek jest w stanie otrzymać składniki odżywcze niezbędne do utrzymania ich przy życiu.

Dzięki temu podejściu, naukowcy zaobserwowali zmiany zachodzące w organoidach na wczesnym etapie, w tym stres komórkowy, uszkodzenia DNA i zmiany w sposobie transkrypcji białek. Wpłynęły one na rodzaj komórek glejowych, zwane astrocytami.

- Chociaż początkowe zaburzenia były subtelne, byliśmy zaskoczeni tym, jak wcześnie pojawiły się zmiany w naszym modelu ALS. To i inne ostatnie badania sugerują, że uszkodzenia mogą zacząć narastać już w momencie narodzin. Będziemy potrzebowali więcej badań, aby zrozumieć, czy tak jest w istocie, czy też proces ten jest przyspieszony w organoidach przez sztuczne warunki w naczyniu - dodał dr Lakatos.

Organoidy mózgowe są nie tylko przydatne do zrozumienia rozwoju choroby, ale mogą być cenne do badań nad potencjalnymim lekami, aby sprawdzić, które z nich są skuteczne.