Pestovanie orgánov v laboratóriách už nie je žiadnou prevratnou novinkou. Veď len v uplynulých rokoch sa vedcom po celom svete podarilo z pluripotentných kmeňových buniek kultivovaných v laboratóriu vytvoriť umelé oči, prvé syntetické embryá, ktoré nepotrebovali spermie, vajíčka ani živú maternicu, pankreas, srdce ale tiež miniatúrne verzie mozgu, ktorým sa vyvinuli vlastné oči.

Pestovanie orgánov v laboratóriu

Najnovšie sa však vedcom v novej štúdii publikovanej v žurnále Cell Stem Cell podarilo vypestované mozgové organoidy z ľudských buniek integrovať do poranených mozgov hlodavcov. Tieto „minimozgy“ navyše reagovali na svetlo rovnakým spôsobom, ako normálne neuróny. Na tému upozornil portál IFLScience.

Vizuálny abstrakt štúdie. Dennis Jgamadze at al. /Cell Stem Cell.

Inak povedané, ukázalo sa, že mozgové organoidy – zhluky neurónov pestovaných v laboratóriu – môžu interagovať s mozgom potkanov a reagovať na vizuálnu stimuláciu, v tomto prípade na blikajúce svetlá, uvádza sa v tlačovej správe zverejnenej portálom EurekAlert.

Zatiaľ čo predchádzajúce výskumy jasne ukázali, že je možné transplantovať jednotlivé ľudské, prípadne hlodavčie neuróny do mozgu iných hlodavcov, nový prelomový výskum dokázal, že aj ľudské mozgové organoidy dokážu interagovať s vyvíjajúcimi sa mozgami hlodavcov.

„Zamerali sme sa nielen na transplantáciu jednotlivých buniek, ale na skutočnú transplantáciu tkaniva,“ uvádza hlavný autor štúdie Isaac Chen. „Mozgové organoidy majú architektúru; majú štruktúru, ktorá sa podobá mozgu. Dokázali sme sa pozrieť na jednotlivé neuróny v rámci tejto štruktúry, aby sme získali hlbšie pochopenie integrácie transplantovaných organoidov.“

Prvý experiment svojho druhu

V experimente výskumníci kultivovali neuróny pochádzajúce z ľudských kmeňových buniek po dobu 80 dní. Po uplynutí tejto doby boli organoidy „vštepené“ do mozgu dospelých potkanov trpiacich poraneniami zrakovej kôry.

Do troch mesiacov sa organoidy integrovali s mozgom svojho nového hostiteľa, stali sa vaskularizovanými, zväčšovali sa, vysielali neurónové projekcie a vytvárali synapsie s neurónmi hostiteľa. Na sledovanie toho, čo sa deje v mozgu hostiteľov, vedci využili fluorescenčné označený vírus, ktorý vstrekli do oka hlodavcov. To im umožnilo sledovať nové spojenia, ktoré organoidy vytvárali s okolitým tkanivom.

Ľudské kortikálne organoidy vykazujú pozitívne známky života po transplantácii do poranenej vizuálnej kôry dospelých potkanov. Dennis Jgamadze at al. /Cell Stem Cell.

Jednou z najťažších, ale zároveň najdôležitejšou úlohou bolo sledovanie toho, či neuróny organoidov dokážu reagovať na vizuálne podnety. Ak by to dokázali, znamenalo by to, že organoidy majú potenciál prevziať funkcie poškodeného mozgového tkaniva – a pomôcť s jeho opravou.

Z tohto dôvodu vedci vystavili potkany blikajúcim svetlám, pričom prostredníctvom elektródových sond merali aktivitu jednotlivých neurónov v organoide.

„Videli sme, že v organoide na špecifickú orientáciu svetla reagovalo veľké množstvo neurónov, čo nám poskytlo dôkaz, že organoidné neuróny sa dokázali nielen integrovať s vizuálnym systémom, ale boli schopné prijať veľmi špecifické funkcie zrakovej kôry v mozgu,“ vysvetlil Chen.

Uvedené výsledky prekvapili aj samotných výskumníkov. Koniec-koncov, uviedli, že nečakali až takýto stupeň integrácie v priebehu len 3 mesiacov.

„Nervové tkanivá majú potenciál prestavať poškodené oblati v mozgu. Hoci sme nedokázali preskúmať všetko, ide o veľmi solídny prvý krok,“ uvádza Chen.

Najnovšie majú bádatelia v pláne pochopiť, ako by sa organoidy mohli použiť aj v iných oblastiach ako len vo vizuálnej kôre.