211service.com
Zinātnieki audzē trīsdimensiju cilvēka smadzeņu audus
Zinātnieki Molekulārās biotehnoloģijas institūtā Vīnē, Austrijā, no cilmes šūnām izaudzējuši trīsdimensiju cilvēka smadzeņu audus. Audi veido atsevišķas struktūras, kas ir redzamas jaunattīstības smadzenēs.
Mini smadzenes: Organoīds, kas iegūts no cilmes šūnām, satur dažādus smadzeņu reģionus. Zaļā krāsa parāda neironus un rozā/sarkanā krāsā ir neironu cilmes šūnas.
Vīnes pētnieki atklāja, ka nenobriedušas smadzeņu šūnas, kas iegūtas no cilmes šūnām, pareizajos kultivēšanas apstākļos pašorganizējas smadzenēm līdzīgos audos. Smadzeņu organoīdi, kā tos sauc pētnieki, izauga līdz aptuveni četriem milimetriem un varēja izdzīvot pat 10 mēnešus. Gadu desmitiem zinātnieki ir spējuši ņemt šūnas no dzīvniekiem, tostarp cilvēkiem, un audzēt tās Petri trauciņā, taču lielākoties tas ir darīts divās dimensijās, šūnas izaudzējot plānā kārtā Petri trauciņos. Taču pēdējos gados pētnieki ir uzlabojuši audu kultūras metodes, lai trīsdimensiju smadzeņu audi varētu augt laboratorijā. Jaunais Austrijas komandas ziņojums parāda, ka, ļaujot nenobriedušām smadzeņu šūnām pašorganizēties, tiek iegūti daži no lielākajiem un sarežģītākajiem laboratorijā audzētajiem smadzeņu audiem ar atšķirīgiem apakšreģioniem un funkcionālu neironu pazīmēm.
The strādāt , publicēts Daba trešdien, ir jaunākais sasniegums jomā, kuras mērķis ir radīt dzīvīgākas neironu un saistīto šūnu audu kultūras, lai pētītu smadzeņu darbību, slimības un remontu. Izmantojot kultivēto šūnu modeļu sistēmu, kas atdarina smadzeņu dabisko arhitektūru, pētnieki varētu aplūkot, kā rodas noteiktas slimības, un pārbaudīt iespējamos medikamentus, lai noteiktu toksicitāti un efektivitāti dabiskākā vidē, saka. Anja Kunze , neiroinženieris Kalifornijas Universitātē, Losandželosā, kurš ir izstrādājis trīsdimensiju smadzeņu audu kultūras, lai pētītu Alcheimera slimību.
Austrijas pētnieki pierunāja kultivētos neironus, lai izveidotu trīsdimensiju organizāciju, izmantojot šūnām draudzīgus sastatņu materiālus kultūrās. Komanda arī ļāva neironu priekštečiem kontrolēt savu likteni. Cilmes šūnām ir pārsteidzoša pašorganizēšanās spēja, otrdien preses brīfingā sacīja pētījuma pirmā autore Madlīna Lankastere. Arī citas grupas nesen ir guvušas panākumus, ļaujot cilmes šūnām pašorganizēties, kā rezultātā ir saņemti ziņojumi par primitīvām acu struktūrām, aknu pumpuriem un daudz ko citu (skatiet “Acu ābolu audzēšana” un “Rudimentāras aknas ir audzētas no cilmes šūnām”).
Smadzeņu audi veidoja atsevišķus reģionus, kas atrodami agrīnās attīstības cilvēka smadzenēs, tostarp reģionus, kas atgādina garozas daļas, tīkleni un struktūras, kas ražo cerebrospinālo šķidrumu. Preses brīfingā vecākais autors Jirgens Knoblihs teica, ka, lai gan ir bijuši daudzi mēģinājumi modelēt cilvēka smadzeņu audus kultūrā, izmantojot cilvēka šūnas, sarežģīto cilvēka orgānu ir bijis grūti replicēt. Knoblihs saka, ka protosmadzenes atgādina deviņas nedēļas veca augļa smadzeņu attīstības stadiju.
Kamēr Knobliha grupa koncentrējas uz attīstības jautājumiem, citas grupas izstrādā trīsdimensiju smadzeņu audu kultūras, cerot ārstēt deģeneratīvas slimības vai smadzeņu traumas. Džordžijas Tehnoloģiju institūta grupa ir izstrādājusi trīsdimensiju neironu kultūru, lai pētītu smadzeņu traumas, lai identificētu biomarķierus, ko varētu izmantot, lai diagnosticētu smadzeņu ievainojumus, un iespējamos zāļu mērķus medikamentiem, kas var labot ievainotos neironus. Ir svarīgi pēc iespējas vairāk atdarināt smadzeņu šūnu arhitektūru, jo šo audu mehāniskā reakcija ir ļoti atkarīga no tā trīsdimensiju struktūras, saka biomedicīnas inženieris. Mišela LaPlaca no Georgia Tech. Viņa saka, ka fiziski apvainojumi šūnām trīsdimensiju kultūrā radīs stresu savienojumiem starp šūnām un atbalsta materiālu, kas pazīstams kā ārpusšūnu matrica.
Citi pētnieki izstrādā trīsdimensiju smadzeņu audu kultūras, lai pievērstos pamatjautājumiem par smadzeņu darbību. Utkan Demirci , biomedicīnas inženieris Hārvardas Medicīnas skolā un 2006. g MIT tehnoloģiju apskats Inovators, kas jaunāks par 35 gadiem, šā gada sākumā ziņoja, ka mikrofabrikas metodes ļāva viņa grupai izveidot trīsdimensiju neironu kultūras. Demirci laboratorija tagad izmanto elektriskos ierakstus un citus funkcionālos pētījumus, lai parādītu, ka starp neironiem ir sinaptiska aktivitāte. Viņš saka, ka, kultivējot šīs šūnas trīs dimensijās, neironu rokas var izstiepties tāpat kā dabiskajos audos un izveidot ķēdi. Kad mēs parādīsim, ka tie ir funkcionāli, mēs varam ar tiem veikt daudz interesantu pētījumu, tostarp izpētīt smadzeņu kartēšanas pētījumus.
Pēc tam, kad Knoblich, Lancaster un kolēģi bija apstiprinājuši savu metožu panākumus ar peles cilmes šūnām, izmantoja metodes, lai pētītu cilvēka attīstības ģenētisko traucējumu, kas izraisa mikrocefāliju, stāvokli, kurā smadzeņu izmērs ir ievērojami samazināts un ir saistīts ar smagiem kognitīviem traucējumiem. Komanda strādāja ar bērnu neirologu, lai iegūtu ādas šūnas no pacienta ar mikrocefāliju. No šīm šūnām komanda izveidoja inducētas pluripotentas cilmes šūnas (sk. TR10: Inženierizētās cilmes šūnas). Pēc tam pētnieki ģenētiski pārprogrammēja šīs šūnas primitīvos neironos un ar dažiem soļiem kultivēja tās smadzeņu organoīdā, kurā viņi varēja smelties mājienus par slimības izcelsmi.
Nākotnē komanda vēlētos izmantot smadzeņu audu sistēmu, lai pētītu šizofrēniju un autismu - kognitīvos traucējumus, kurus parasti diagnosticē pusaudžiem vai pieaugušajiem, bet tiek uzskatīts, ka tie sākas smadzeņu attīstības sākumā.