Mini možgani, vzgojeni v laboratoriju iz izvornih celic, so spontano razvili rudimentarne očesne strukture, poročajo znanstveniki.
Drobni človeški možganski organoidi, gojeni v posodah, so pokazali rast dveh dvostransko simetričnih optičnih skodelic, kar odraža razvoj očesnih struktur pri človeških zarodkih. Ta neverjeten rezultat nam lahko pomaga bolje razumeti proces diferenciacije in razvoja oči ter očesne bolezni.
"Naše delo poudarja izjemno sposobnost možganskih organoidov, da ustvarijo primitivne senzorične strukture, ki so občutljive na svetlobo in vsebujejo vrste celic, podobne tistim v telesu," je povedal nevroznanstvenik Jay Gopalakrishnan iz univerzitetne bolnišnice Düsseldorf v Nemčiji. "Ti organoidi lahko pomagajo preučevati interakcije med možgani in očmi med embrionalnim razvojem, modelirati prirojene motnje mrežnice in ustvariti tipe celic mrežnice, specifične za bolnika, za prilagojeno testiranje zdravil in zdravljenje s presaditvijo."
Možganski organoidi niso pravi možgani, kot si lahko predstavljate. To so majhne tridimenzionalne strukture, zrasle iz induciranih pluripotentnih matičnih celic – celic, pridobljenih iz odraslih osebkov in preoblikovanih v matične celice, ki imajo potencial rasti v veliko različnih vrst tkiv.
V tem primeru lahko te matične celice zrastejo v kepe možganskega tkiva, ki nimajo nič podobnega mislim, čustvom ali zavesti. Takšni »mini možgani« se uporabljajo v raziskovalne namene, kjer bi bila uporaba pravih živih možganov nemogoča ali vsaj etično težka – na primer za testiranje odziva na zdravila ali za opazovanje razvoja celic v določenih neugodnih pogojih. Tokrat so Gopalakrishnan in njegovi kolegi načrtovali opazovanje razvoja oči.
V prejšnjih študijah so drugi znanstveniki uporabili embrionalne matične celice za gojenje optičnih čašic, struktur, ki med embrionalnim razvojem postanejo skoraj celotno oko. Druge študije so razvile optične skodelice podobne strukture iz induciranih pluripotentnih matičnih celic.
Namesto da bi te strukture gojili neposredno, je Gopalakrishnanova ekipa želela ugotoviti, ali jih je mogoče gojiti kot integrirani del možganskih organoidov. To bi nam omogočilo, da vidimo, kako lahko ti dve vrsti tkiva rasteta skupaj, namesto da preprosto rasteta optične strukture v izolaciji.
Prejšnja dela na razvoju organoidov so pokazala prisotnost celic mrežnice, vendar niso razvili optičnih struktur, zato je ekipa spremenila svoje protokole. Niso poskušali prisiliti razvoja čisto nevronskih celic v zgodnjih fazah nevronske diferenciacije in so gojišču dodali retinol acetat kot pomoč pri razvoju oči.
Njihovi skrbno vzdrževani otroški možgani so do 30. dneva razvoja že oblikovali optične skodelice, strukture pa so bile jasno vidne do 50. dne. To je skladno s časovnim razporedom razvoja oči pri človeškem zarodku, kar pomeni, da so ti organoidi lahko koristni za preučevanje zapletenosti tega procesa.
So še druge posledice. Optične skodelice so vsebovale različne vrste celic mrežnice, organizirane v nevronske mreže, ki se odzivajo na svetlobo, vsebovale pa so celo tkivo leče in roženice. Končno so strukture pokazale povezavo mrežnice z območji možganskega tkiva.
Od 314 možganskih organoidov, ki jih je ekipa vzgojila, jih je 73 % razvilo optične skodelice. Ekipa upa, da bo razvila strategije, s katerimi bodo te strukture ohranile sposobnost preživetja dlje časa za bolj poglobljene raziskave z velikim potencialom, pravijo raziskovalci.
"Možganske organoide, ki vsebujejo optične vezikle, ki prikazujejo visoko specializirane tipe nevronskih celic, je mogoče razviti, kar odpira pot do ustvarjanja personaliziranih organoidov in retinalnih pigmentnih epitelijskih listov za presaditev," pišejo v svojem prispevku. "Verjamemo, da so [to] organoidi naslednje generacije, ki pomagajo pri modeliranju retinopatij, ki so posledica zgodnjih nevrorazvojnih motenj."
Lahko pomagate Ukrajini v boju proti ruskim okupatorjem. Najboljši način za to je donacija sredstev oboroženim silam Ukrajine prek Savelife ali preko uradne strani NBU.
Preberite tudi: