Modelele 3D de creier uman ar putea accelera căutarea tratamentelor pentru scleroză multiplă
Tehnologiile medicale au avansat extrem de mult în ultimii ani, iar cu ajutorul lor cercetătorii speră să găsească soluții terapeutice în boli incurabile. Oamenii de știință de la Universitatea din Edinburgh cred că micile modele 3D de creier uman, pe care le-au creat folosind celule stem din probe de piele umană și care imită aspecte vitale ale sistemului nervos uman, ar putea accelera cercetarea medicamentelor pentru scleroza multiplă (SM).
Ei și-au propus să utilizeze aceste modele pentru a studia mielina, o substanță izolantă care ajută celulele nervoase să comunice între ele. Cercetătorii spun că modelele reprezintă cea mai naturală reprezentare a mielinizării umane dezvoltate într-un laborator și reprezintă o platformă promițătoare pentru studierea bolilor neurologice și pentru testarea medicamentelor pentru bolile legate de pierderea mielinei, inclusiv SM.
Celulele nervoase se găsesc în creier și în măduva spinării și se conectează între ele cu legături asemănătoare ramurilor numite axoni, care au un strat izolator similar cu cablarea electrică. Acest strat se numește mielină și ajută fluxul de informații electrice și chimice între celule.
Mielina deteriorată stă la baza unui număr de afecțiuni neurologice, inclusiv SM – și duce la o gamă largă de simptome, inclusiv probleme de mobilitate, oboseală și probleme de vedere.
Oamenii de știință de la Clinica de Neurologie regenerativă Anne Rowling de la Universitatea din Edinburgh și Centrul Euan MacDonald pentru cercetarea bolilor neuronilor motorii și-au dezvoltat modelul de mielină umană folosind probe de piele donate de voluntari.
Celulele pielii au fost reprogramate în celule stem pluripotente induse, care pot fi transformate în alte tipuri de celule – în acest caz – celule ale măduvei spinării. Aceste celule au fost apoi crescute încet în organoizi – structuri 3D ale fasciculelor de celule, inclusiv neuroni și celule distincte ale creierului, cunoscute sub numele de oligodendrocite, care sunt cheia creării mielinei.
În mod crucial, cercetătorii au putut vedea mielina care se dezvoltă spontan în jurul axonilor dintre celulele din organoizi. Privind axonii la microscop, au putut vedea că mielina din acest model funcționează așa cum ar fi într-un creier sănătos sau măduva spinării.
Echipa de cercetare a creat apoi un organoid folosind celule stem de la un pacient cu o mutație genetică rară care afectează mielinizarea. Modelul a arătat că aspectele cheie ale acestui pachet de celule erau în concordanță cu boala.
Aceste noi modele vor permite oamenilor de știință să compare diferențele dintre celulele persoanelor sănătoase și cele cu boli neurologice diferite și să testeze medicamente în celulele umane înainte de a le utiliza într-un studiu clinic complet cu pacienții.
Cercetătorii speră că modelul lor va depăși provocările de a studia creierul uman și sistemul nervos la nivel celular, ceea ce este extrem de dificil din cauza problemelor de acces la țesutul creierului și măduvei spinării fără riscuri și neplăceri imense pentru pacienți.
Abordarea completează modelele animale, care pot fi limitate în modul în care reflectă bolile umane și modul în care medicamentele interacționează cu celulele umane. Autorii spun că modelul este un pas semnificativ înainte în studiul mielinizării umane și al dezvoltării medicamentelor.
,,Tulburările demielinizante au un efect profund asupra calității vieții pentru pacienți. Acum avem capacitatea de a studia experimental mielinizarea umană, un obiectiv major este identificarea medicamentelor care pot promova mielinizarea. Cred că această nouă abordare ar putea fi un impuls uriaș pentru setul de instrumente care ne permite să facem acest lucru în mod eficient”, a declarat cercetătorul principal, dr. Owen Gwydion James.
Universitatea din Edinburgh nu este singura care are preocupări în cercetarea cu ajutorul mini creierelor umane. Și oamenii de știință de la Indian Institute of Technology Madras din Chennai (IITM) și Massachusetts Institute of Technology (MIT) au reușit să crească un organoid cerebral.
Surse:
https://medicalxpress.com/news/2021-05-mini-3d-brain-ms-treatments.html
https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0041027
Articol de Alexandra Mănăilă