Ensimmäistä kertaa tutkijat ovat Aivojen 3D-malleja luotu, joka sisältää eri solutyyppejä useilta ihmisiltä 1. Nämä "kylä kulhossa" organoidit voivat auttaa paljastamaan, miksi aivojen reaktio huumeisiin vaihtelee henkilöstä toiseen.

Muut ryhmät ovat luoneet 2D-viipaleita aivosoluista useammalta kuin yhdeltä ihmisluovuttajalta 2, mutta tämä työ raportoi vankista 3D-järjestelmistä, jotka soveltuvat tutkimukseen.

"Se on todella tehokas tekniikka ja lähestymistapa", sanoo Tomasz Nowakowski, Kalifornian yliopiston San Franciscon biologi, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. Monet ryhmät todennäköisesti käyttävät tätä menetelmää, hän lisää. "Se on tekninen mestariteos."

Nämä kimeeriset viljelmät, joita kirjoittajat kutsuvat kimeroideiksi, yhdistävät soluja jopa viideltä luovuttajalta. Tulevissa versioissa voisi olla satojen ihmisten soluja. "Mitä jos voisimme jonain päivänä käyttää kimeroideja avatareina ennustaaksemme yksilöllisiä vasteita uusiin lääkkeisiin ennen niiden testaamista kokeessa? Haluan kuvitella sitä tulevaisuutta", sanoo Paola Arlotta, kantasolubiologi Harvardin yliopistosta Cambridgessa, Massachusettsissa ja vanhempi kirjoittaja tänään julkaistusta tutkimuksesta.Luontojulkaistiin.

Se vaatii kylän

Organoideiksi kutsutut mallijärjestelmät jäljittelevät elinten solukoostumusta kuten suolet ja keuhkot. Tutkijat valmistavat niitä kylpemällä ihmisluovuttajilta peräisin olevia kantasoluja tarkasti formuloidussa kemikaalisekoituksessa, joka stimuloi kantasolujen kehittymistä kaikille tietyssä elimessä tyypillisiksi solutyypeiksi. Viljelyolosuhteet rohkaisevat myös soluja yhdistymään monimutkaiseksi 3D-muodoksi.

Aivojen organoidit ovat erityisen hitaasti kasvavia ja vaikeita käsitellä, ja tutkijat etsivät parempia tapoja valmistaa niitä. Yksi lähestymistapa oli yhdistää useiden luovuttajien solut yhdeksi organoidiksi. Monen luovuttajan soluklusterit voisivat olla helpompi käsitellä ja kaapata monenlaisia ​​​​ihmisen genetiikkaa yhdessä mallissa. Koska emokantasolut kasvavat kuitenkin eri nopeuksilla, nopeasti kasvavat linjat ottavat väistämättä vallan.

Monista yksi

Temppu, Arlotta ja hänen kollegansa raportoivat, on luoda ensin sarja yhden luovuttajan organoideja. Kun nämä kypsyvät, kaikkien organoidien solut omaksuvat samanlaisen kasvunopeuden. Homogenisoimalla nämä rakenteet ja yhdistämällä solut yhteen on mahdollista kasvattaa komposiittiorganoidi. Kirjoittajien kimeroidit ovat laajentuneet noin 3-5 millimetriin kolmen kuukauden kuluttua ja sisältävät samoja solutyyppejä kuin sikiön kortikaalikudoksessa.

"Tämä on todella suuri edistysaskel", sanoo Robert Vries, organoiditutkimusyrityksen HUB Organoidsin toimitusjohtaja Utrechtissa, Alankomaissa. Keskushermostoa tutkiva yhteisö "tarvitsee todella enemmän organoidijärjestelmiä".

Kimeroidien pitäisi antaa tutkijoille mahdollisuus selvittää, onko huumeilla erilaisia ​​vaikutuksia eri ihmisiin. Testitapauksena ryhmä käsitteli moniluovuttajia neurotoksisilla lääkkeillä. Sikiön alkoholioireyhtymää aiheuttava etanoli vähensi solujen määrää yksittäisessä luovuttajasolulinjassa. Tämän luovuttajan solut kasvoivat nopeammin, kun niitä yhdistettiin valproiinihapon, epilepsialääkkeen kanssa, joka lisää Autismispektrihäiriö liittyy lapsiinkohdussajoutui kosketuksiin sen kanssa.

Kasvukivut

Huolellista seurantatyötä tarvitaan kuitenkin sen varmistamiseksi, että kimeerisissä malleissa havaitut vaikutukset johtuvat tietyn solulinjan genetiikasta eivätkä tiiviisti pakautuneiden solujen välisestä vuorovaikutuksesta, Vries varoittaa.

Kimeroidit ovat myös työvoimavaltaisia ​​valmistaa, lisää Nowakowski, joka tutkii mallia laboratoriossaan. Mutta automaattisten soluviljelyjärjestelmien pitäisi helpottaa työtaakkaa ja tehdä näistä malleista sopivia tehokkaampiin aivosairauksien kokeisiin.