Vědci poprvé 3D modely mozku vytvořené, které obsahují různé typy buněk od více lidí 1. Tyto organoidy „vesnice v misce“ by mohly pomoci odhalit, proč se reakce mozku na drogy liší od člověka k člověku.

Jiné týmy vytvořily 2D řezy mozkových buněk od více než jednoho lidského dárce 2, ale tato práce uvádí robustní 3D systémy vhodné pro výzkum.

„Je to opravdu výkonná technologie a přístup,“ říká Tomasz Nowakowski, biolog z Kalifornské univerzity v San Franciscu, který se na studii nepodílel. Mnoho skupin pravděpodobně použije tuto metodu, dodává. "Je to technické mistrovské dílo."

Tyto chimérické kultury, které autoři nazývají chimeroidy, kombinují buňky až od pěti dárců. Budoucí verze by mohly obsahovat buňky od stovek lidí. "Co kdybychom jednoho dne mohli použít chimeroidy jako avatary k předpovědi individuálních reakcí na nová terapeutika před jejich testováním ve zkoušce? Ráda si představuji takovou budoucnost," říká Paola Arlotta, bioložka kmenových buněk z Harvardské univerzity v Cambridge ve státě Massachusetts a hlavní autorka studie zveřejněné dnes vPřírodabyla zveřejněna.

Chce to vesnici

Modelové systémy zvané organoidy napodobují buněčné složení orgánů jako střeva a plíce. Vědci je vyrábějí koupelí kmenových buněk od lidského dárce v přesně formulovaném koktejlu chemikálií, který stimuluje kmenové buňky, aby se vyvinuly do všech typů buněk, které se v daném orgánu typicky vyskytují. Kultivační podmínky také povzbuzují buňky, aby se spojily do komplexního 3D tvaru.

Mozkové organoidy rostou obzvláště pomalu a obtížně se s nimi manipuluje a výzkumníci hledají lepší způsoby, jak je vytvořit. Jedním přístupem bylo spojení buněk od více dárců do jediného organoidu. Shluky buněk od více dárců by mohly být snadněji manipulovatelné a mohly by zachytit širokou škálu lidské genetiky v jediném modelu. Protože však rodičovské kmenové buňky rostou různou rychlostí, rychle rostoucí linie nevyhnutelně přebírají vládu.

Z mnoha, jeden

Trik, jak uvádí Arlotta a její kolegové, spočívá v tom, že nejprve vytvoří sérii organoidů od jediného dárce. Jak tyto dozrávají, buňky ve všech organoidech předpokládají podobnou rychlost růstu. Homogenizací těchto struktur a spojením buněk dohromady je možné pěstovat kompozitní organoid. Chimeroidy autorů se po třech měsících rozrostly na přibližně 3–5 milimetrů a obsahují stejné typy buněk přítomné ve fetální kortikální tkáni.

„Je to opravdu velký pokrok,“ říká Robert Vries, výkonný ředitel společnosti pro výzkum organoidů HUB Organoids v nizozemském Utrechtu. Komunita studující centrální nervový systém „opravdu potřebuje více organoidních systémů“.

Chimeroidy by měly umožnit výzkumníkům zjistit, zda léky budou mít různé účinky na různé lidi. Jako testovací případ tým léčil organoidy od mnoha dárců neurotoxickými léky. Ethanol, který způsobuje fetální alkoholový syndrom, snížil počet buněk v jedné dárcovské buněčné linii. Buňky od tohoto dárce rostly rychleji v kombinaci s kyselinou valproovou, antiepileptikem, který je spojován se zvýšeným rizikem Porucha autistického spektra je spojena s dětmiin uteros tím přišel do kontaktu.

Potíže růstu

Bude však vyžadována pečlivá následná práce, aby se zajistilo, že účinky pozorované v chimérických modelech pocházejí z genetiky konkrétní buněčné linie a nikoli z interakce mezi těsně zabalenými buňkami, varuje Vries.

Výroba chimeroidů je také náročná na práci, dodává Nowakowski, který model studuje ve své laboratoři. Ale automatizované systémy buněčných kultur by měly usnadnit pracovní zátěž a učinit tyto modely vhodnými pro efektivnější experimenty s onemocněními mozku.