Pirmą kartą mokslininkai padarė 3D smegenų modeliai sukurti, kuriuose yra skirtingų tipų ląstelių iš kelių žmonių 1. Šie „kaimas dubenyje“ organoidai gali padėti atskleisti, kodėl smegenų reakcija į narkotikus skiriasi nuo žmogaus iki žmogaus.

Kitos komandos sukūrė 2D smegenų ląstelių pjūvius iš daugiau nei vieno žmogaus donoro 2, tačiau šiame darbe pateikiamos tvirtos 3D sistemos, tinkamos tyrimams.

„Tai tikrai galinga technologija ir metodas“, – sako tyrime nedalyvavęs Kalifornijos universiteto San Francisko biologas Tomaszas Nowakowskis. Daugelis grupių tikriausiai naudos šį metodą, priduria jis. „Tai techninis šedevras“.

Šios chimerinės kultūros, kurias autoriai vadina chimeroidais, sujungia iki penkių donorų ląsteles. Ateities versijose galėtų būti šimtų žmonių ląstelės. "O kas, jei vieną dieną galėtume panaudoti chimeroidus kaip avatarus, kad prognozuotume individualų atsaką į naujus gydymo būdus prieš bandydami juos išbandyti? Man patinka įsivaizduoti tokią ateitį", - sako Paola Arlotta, kamieninių ląstelių biologė iš Harvardo universiteto Kembridže, Masačusetso valstijoje ir vyresnioji šiandien paskelbto tyrimo autorė.Gamtabuvo paskelbta.

Tam reikia kaimo

Modelinės sistemos, vadinamos organoidais, imituoja organų ląstelių sudėtį kaip žarnynas ir plaučiai. Tyrėjai jas gamina maudydami žmogaus donoro kamienines ląsteles tiksliai suformuluotame cheminių medžiagų kokteilyje, kuris skatina kamienines ląsteles išsivystyti į visas ląsteles, kurios paprastai būna tam tikrame organe. Kultūros sąlygos taip pat skatina ląsteles susijungti į sudėtingą 3D formą.

Smegenų organoidai ypač lėtai auga ir sunkiai sutvarkomi, todėl mokslininkai ieško geresnių būdų jiems sukurti. Vienas iš būdų buvo sujungti kelių donorų ląsteles į vieną organoidą. Daugelio donorų ląstelių grupes būtų lengviau valdyti ir užfiksuoti įvairią žmogaus genetiką viename modelyje. Tačiau kadangi pirminės kamieninės ląstelės auga skirtingu greičiu, greitai augančios linijos neišvengiamai perima viršų.

Iš daugelio, vienas

Arlotta ir jos kolegos praneša, kad triukas yra pirmiausia sukurti vieno donoro organoidų seriją. Kai jie subręsta, visų organoidų ląstelės įgauna panašų augimo greitį. Homogenizuojant šias struktūras ir sujungus ląsteles, galima išauginti sudėtinį organoidą. Autorių chimeroidai po trijų mėnesių išsiplėtė iki maždaug 3–5 milimetrų ir juose yra tų pačių ląstelių tipų, esančių vaisiaus žievės audinyje.

„Tai tikrai didelis žingsnis“, – sako Robertas Vriesas, organoidų tyrimų bendrovės HUB Organoids direktorius Utrechte, Nyderlanduose. Centrinę nervų sistemą tiriančiai bendruomenei „tikrai reikia daugiau organoidinių sistemų“.

Chimeroidai turėtų leisti tyrėjams išsiaiškinti, ar vaistai turės skirtingą poveikį skirtingiems žmonėms. Kaip bandomąjį atvejį, komanda daugelio donorų organoidus gydė neurotoksiniais vaistais. Etanolis, sukeliantis vaisiaus alkoholio sindromą, sumažino ląstelių skaičių vienoje donoro ląstelių linijoje. Šio donoro ląstelės augo greičiau, kai buvo derinamos su valproine rūgštimi – vaistu nuo epilepsijos, kuri yra susijusi su padidėjusia Autizmo spektro sutrikimas yra susijęs su vaikaisgimdojesu juo susidūrė.

Augimo skausmai

Tačiau reikės kruopštaus tolesnio darbo siekiant užtikrinti, kad chimeriniuose modeliuose pastebėtas poveikis kiltų dėl konkrečios ląstelių linijos genetikos, o ne dėl sąveikos tarp glaudžiai supakuotų ląstelių, įspėja Vries.

Chimeroidų gamyba taip pat reikalauja daug darbo jėgos, priduria Nowakowski, kuris tiria modelį savo laboratorijoje. Tačiau automatizuotos ląstelių kultūros sistemos turėtų palengvinti darbo krūvį ir padaryti šiuos modelius tinkamus veiksmingesniems smegenų ligų eksperimentams.