Pentru prima dată, oamenii de știință au dezvoltat modele în miniatură ale creierului uman care încorporează sistemul de securitate încorporat al organului.
Modelele aproximativ de mărimea semințelor de susan includ funcționale bariere hemato-encefalice (BBB). Într-un creier de dimensiune completă, BBB ar proteja organul delicat de substanțele potențial dăunătoare care ar putea circula prin restul corpului.
„Lipsa unui model BBB uman autentic a fost un obstacol major în studierea bolilor neurologice”, coautor al studiului. Ziyuan Guoun neurobiolog și om de știință în celule stem la Centrul Medical al Spitalului de Copii din Cincinnati, a declarat într-un afirmație. „Acesta este un progres important, deoarece modelele animale pe care le folosim în prezent în cercetare nu reflectă cu exactitate dezvoltarea creierului uman și funcționalitatea BBB”.
Guo și colegii săi au descris modelele lor minuscule, purtătoare de BBB, ale creierului într-un studiu recent, publicat pe 15 mai în jurnal. Celulă stem celulară.
În organism, BBB căptușește vasele de sânge care trec prin creier și permite trecerea doar a unor substanțe, cum ar fi hormonii și glucoza, blocând în același timp amenințările, cum ar fi toxinele și bacteriile. De asemenea, blochează multe medicamente, ceea ce reprezintă o provocare pentru dezvoltatorii de medicamente care lucrează la tratamente pentru bolile creierului.
Noile modele cultivate în laborator se combină organoizi cerebrali — Grupuri 3D de celule cerebrale crescute din celule stem — cu organoizi ale vaselor de sânge, care sunt, de asemenea, cultivate din celule stem, dar seamănă cu sistemul vascular din organism. Împreună, aceste două tipuri de organoizi formează ceea ce cercetătorii numesc „asambloizi”, care simulează modul în care celulele creierului și ale vaselor de sânge în curs de maturizare cresc și interacționează unele cu altele.
Studiul a arătat că, la aproximativ o lună după ce au fost combinate, cele două tipuri de organoizi s-au fuzionat împreună în structuri sferice care măsurau fiecare aproximativ dimensiunea unei semințe de susan. Cultura care susține creșterea și fuziunea celor doi organoizi trebuie controlată cu atenție, iar o matrice de gel fizică acționează ca o schelă pentru a ajuta la susținerea ansamblurilor, a declarat Guo pentru Live Science într-un e-mail.
Ca dovadă de concept pentru modul în care ar putea fi utilizate aceste modele, cercetătorii au crescut ansambluri cu celule de la pacienți cu o malformație cavernoasă cerebrală, adică un grup de vase de sânge cu formă anormală în sistemul lor nervos. Aceste malformații apar uneori din mutații genetice și pot provoca simptome care duc la complicații grave, cum ar fi accident vascular cerebral și convulsii.
Ansamblurile cercetătorilor au capturat caracteristicile celulare observate la persoanele cu malformații cavernoase cerebrale, „oferind noi perspective asupra patologiei moleculare și celulare subiacente a tulburărilor vasculare cerebrale”, a spus Guo în declarație.
În testele inițiale ale echipei, ansamblurile BBB pot fi cultivate timp de până la cinci luni, sau potențial mai mult, dar acest lucru nu a fost testat, a adăugat el într-un e-mail. Patru până la cinci luni de creștere corespunde cu aproximativ al doilea semestru de dezvoltare a creierului în uter.
În viitor, echipa își propune să crească ansambluri similari folosind celule stem de la persoane cu diferite boli ale creierului, astfel încât modelele finale să reflecte biologia de bază a acelor afecțiuni.
Și, mai larg, astfel de ansambluri ar putea fi folosiți nu numai pentru a studia bolile creierului, ci și pentru a testa noi medicamente, a investiga modul în care toxinele rănesc creierul și BBB și dezvăluie strategii noi pentru livrarea medicamentelor prin BBB.
„Asambloizii BBB reprezintă o tehnologie care schimbă jocul, cu implicații largi pentru neuroștiință, descoperirea de medicamente și medicina personalizată”, a spus Guo în declarație.
Nota editorului: această poveste a fost actualizată la scurt timp după publicare, cu citate suplimentare din Guo.
Te-ai întrebat vreodată de ce unii oameni își construiesc mușchi mai ușor decât alții sau de ce ies pistruii la soare? Trimite-ne întrebările tale despre cum funcționează corpul uman community@livescience.com cu subiectul „Health Desk Q” și este posibil să vedeți răspunsul la întrebarea dvs. pe site!