For første gang har forskere 3D-modeller av hjernen opprettet som inneholder forskjellige celletyper fra flere personer 1. Disse "landsbyen i en bolle"-organoider kan bidra til å avsløre hvorfor hjernens respons på rusmidler varierer fra person til person.

Andre team har laget 2D-skiver av hjerneceller fra mer enn én menneskelig donor 2, men dette arbeidet rapporterer robuste 3D-systemer egnet for forskning.

"Det er en veldig kraftig teknologi og tilnærming," sier Tomasz Nowakowski, en biolog ved University of California, San Francisco, som ikke var involvert i studien. Mange grupper vil sannsynligvis bruke denne metoden, legger han til. "Det er et teknisk mesterverk."

Disse kimære kulturene, som forfatterne kaller kimeroider, kombinerer celler fra opptil fem givere. Fremtidige versjoner kan huse celler fra hundrevis av mennesker. "Hva om vi en dag kunne bruke kimeroider som avatarer for å forutsi individuelle responser på nye terapeutiske midler før vi tester dem i en utprøving? Jeg liker å forestille meg den fremtiden," sier Paola Arlotta, en stamcellebiolog ved Harvard University i Cambridge, Massachusetts, og seniorforfatter av studien publisert i dag iNaturble publisert.

Det krever en landsby

Modellsystemer kalt organoider etterligner den cellulære sammensetningen av organer som tarmer og lunger. Forskere lager dem ved å bade stamceller fra en menneskelig donor i en presist formulert cocktail av kjemikalier, som stimulerer stamcellene til å utvikle seg til alle celletypene som vanligvis finnes i et gitt organ. Kulturforholdene oppmuntrer også cellene til å komme sammen til en kompleks 3D-form.

Hjerneorganoider er spesielt saktevoksende og vanskelige å håndtere, og forskere leter etter bedre måter å lage dem på. En tilnærming var å kombinere celler fra flere givere til en enkelt organoid. Multidonorcelleklynger kan være lettere å håndtere og fange opp et bredt utvalg av menneskelig genetikk i en enkelt modell. Men fordi de overordnede stamcellene vokser i ulik hastighet, tar raskt voksende linjer uunngåelig over.

Av mange, en

Trikset, rapporterer Arlotta og hennes kolleger, er å først lage en serie med enkeltdonororganoider. Når disse modnes, antar cellene i alle organoider lignende veksthastigheter. Ved å homogenisere disse strukturene og slå cellene sammen, er det mulig å dyrke en sammensatt organoid. Forfatternes kimeroider har utvidet seg til omtrent 3-5 millimeter etter tre måneder og inneholder de samme celletypene som finnes i føtalt kortikalt vev.

"Dette er et veldig stort fremskritt," sier Robert Vries, administrerende direktør for organoidforskningsselskapet HUB Organoids i Utrecht, Nederland. Samfunnet som studerer sentralnervesystemet "trenger virkelig flere organoide systemer."

Chimeroider bør tillate forskere å finne ut om medisiner vil ha forskjellige effekter på forskjellige mennesker. Som et testtilfelle behandlet teamet multidonororganoidene med nevrotoksiske medisiner. Etanol, som forårsaker føtalt alkoholsyndrom, reduserte antall celler i en enkelt donorcellelinje. Celler fra denne giveren vokste raskere når de ble kombinert med valproinsyre, et antiepileptika som er forbundet med økt risiko for Autismespektrumforstyrrelse er knyttet til barni uterokom i kontakt med den.

Voksesmerter

Det vil imidlertid kreves et nøye oppfølgingsarbeid for å sikre at effektene som observeres i de kimære modellene oppstår fra genetikken til en bestemt cellelinje og ikke fra en interaksjon mellom tettpakkede celler, advarer Vries.

Chimeroider er også arbeidskrevende å produsere, legger Nowakowski til, som studerer modellen i laboratoriet sitt. Men automatiserte cellekultursystemer bør lette arbeidsbelastningen og gjøre disse modellene egnet for mer effektive eksperimenter på hjernesykdommer.