Pentru prima dată, oamenii de știință au dezvoltat în laborator un model minuscul, tridimensional, al celor mai timpurii etape de dezvoltare ale sistemului nervos central uman.
Noul model este un tip de organoid — un model 3D miniaturizat care este realizat din țesuturi vii și este conceput pentru a imita complexitățile unice ale organelor umane. Astfel de organe miniaturale sunt menite să surprindă biologia umană într-un mod mai precis decât modele animale tradiționale poate, cu aplicații potențiale pentru descoperirea și dezvoltarea de medicamente. De exemplu, aceste modele ar putea ajuta cercetătorii să prezică cu mai multă acuratețe care medicamente în conducta de cercetare ar putea avea succes la oameni, mai degrabă decât doar în vasele de laborator și șoareci.
A existat o serie de organoizi dezvoltate în ultimii ani, de la minuscule inimi bătând la minuscul testicule. În plus, organoizi cerebrali au fost cultivate înainte, dar oamenii de știință din spatele noului model spun că aceasta este prima dată când toate cele trei secțiuni ale creierului embrionar și ale măduvei spinării au fost imitate în laborator. Ei și-au descris descoperirile într-o lucrare publicată luni (26 februarie) în jurnal Natură.
Legate de: Ar putea mini-organele crescute în spațiu să fie „luna noastră canceroasă”?
Echipa speră că modelul poate fi folosit pentru a îmbunătăți înțelegerea de către oamenii de știință a bolilor creierului care apar în timpul dezvoltării timpurii. Acestea ar putea include microcefaliede exemplu.
„Sistemul în sine este cu adevărat inovator”, Orly Reinercoautor al studiului principal și profesor de neurochimie la Institutul de Știință Weizmann din Israel, a declarat într-un afirmație. „Un model care imită această structură și organizare nu a fost făcut până acum și oferă numeroase posibilități pentru studierea dezvoltării creierului uman și în special a bolilor creierului de dezvoltare”.
Noul model a fost realizat folosind oameni celule stem pluripotente, adică celule care au potențialul de a deveni orice tip de celulă din organism. La început, celulele stem au fost convinse pentru a forma un rând de aproximativ 1,73 inchi (4,39 centimetri) lungime și 0,007 inchi (0,018 cm) lățime. Aceasta semăna, dar nu se potrivea exact, cu forma și dimensiunea tubului neural – o structură timpurie din care creier și măduva spinării provin – care ar fi prezent într-un embrion uman de 4 săptămâni.
Apoi, echipa a lipit acest rând de celule într-un așa-numit dispozitiv microfluidic care conține o mulțime de canale minuscule. Ei au expus celulele la diferite substanțe chimice prin aceste canale, împingând celulele să crească și să formeze o structură 3D care semăna cu partea centrală timpurie. sistem nervos.
Oamenii de știință au adăugat, de asemenea, un gel care a determinat celulele stem să se specializeze în celule care mai târziu vor continua să formeze neuroni, celulele care trimite semnale ale sistemului nervos.
Pe parcursul a 40 de zile, celulele din organoid s-au auto-organizat în structuri care semănau cu stadiile incipiente ale dezvoltării creierului și măduvei spinării la un embrion uman. Aceasta a inclus formarea unor structuri cunoscute sub numele de creierul anterior, mezencefalul și creierul posterior, precum și măduva spinării.
În acest moment, organoizii au imitat îndeaproape gradul de dezvoltare care ar fi văzut la un embrion în vârstă de 11 săptămâni, iar în interiorul celulelor, genele de dezvoltare specifice legate de această etapă de dezvoltare au fost activate.
Echipa a recunoscut unele limitări ale noului lor model. De exemplu, tubul neural din organoid arăta suficient de diferit de cel uman, încât modelul nu este probabil gata să fie folosit pentru a studia tulburările cauzate de dezvoltarea incompletă a tubului neural. Aceste tulburări includ defectul congenital spina bifida.
Cu toate acestea, cercetătorii speră că, cu perfecționări suplimentare, modelul ar putea fi folosit pentru a studia diferite boli ale creierului uman folosind celule stem colectate direct de la pacienți. Dacă reușesc să conecteze neuronii din organoizi în circuite, ar putea chiar să facă lumină asupra condiții precum paraliziaîn care creierul nu mai poate trimite instrucțiuni de mișcare către măduva spinării, au scris ei în declarație.
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!