Tim dr Consuelo Walss-Bass u UTHealth koristi genetsko preprogramiranje da od ćelija kože stvara mini-mozgove — sićušne organoide sa istom DNK kao donor. Od 2017. laboratorija je prikupila 175 mozgova za istraživanje, uključujući oko 40 kontrolnih uzoraka. Proces formiranja organoida traje mesecima i uključuje ubacivanje četiri ključna gena; cilj je utvrditi kako genetski i okolinski faktori utiču na rizik od shizofrenije i testirati potencijalne terapije.
Mini-mozgovi iz laboratorije: UTHealth traži odgovore na misteriju shizofrenije
Kako mini-mozgovi pomažu u istraživanju shizofrenije
Naučnici koji proučavaju mentalne poremećaje dugo su se suočavali sa ograničenjima: analiza mozga preminulih osoba daje samo statične informacije, a biopsija živog mozga nije moguća. Da bi zaobišla te prepreke, dr Consuelo Walss-Bass iz UTHealth Houston koristi drugačiji pristup — uzgaja male, trodimenzionalne moždane organoide, popularno nazvane "mini-mozgovi".
Mini-mozgovi nastaju preprogramiranjem ćelija kože u pluripotentne matične ćelije, koje se potom diferenciraju u moždane ćelije. Iako su ti organoidi veličine manjeg zrna graška, nose istu DNK kao donor i sadrže žive neuronske i prateće ćelije, što omogućava istraživačima da posmatraju kako ćelije komuniciraju i kako genetske razlike utiču na tu komunikaciju.
Metodologija i napredak laboratorije
Laboratorija dr Walss-Bass koristi dobro poznatu tehniku reprogramiranja odraslih ćelija ubacivanjem četiri ključna gena, pristupa koji je doveo do Nobelove nagrade 2012. Taj proces, poznat i kroz rad Yamanake i saradnika, vraća ćelije u stanje slično embrionalnim matičnim ćelijama, koje se zatim pretvaraju u neurone i druge moždane ćelije.
Proces je dugotrajan i zahteva svakodnevnu negu kultura: od prikupljanja uzoraka kože i krvi od donora, preko reprogramiranja i diferencijacije, do formiranja organoida, celokupni rad može potrajati nekoliko meseci — za finalne mini-mozgove obično oko šest meseci. Tim trenutno ima tri uspešno uzgajana organoida i planira da napravi znatno više uzoraka kako bi izveo statistički značljiva poređenja.
Donacije, uzorci i ciljevi istraživanja
Od 2017. laboratorija je dobila odobrenje za proučavanje 175 mozgova donora, uključujući oko 40 kontrolnih uzoraka bez dijagnoze mentalnog poremećaja. Koordinator istraživanja Kendall Farrell svakodnevno kontaktira porodice donora i obezbeđuje saglasnost za upotrebu mozga u naučne svrhe, dok tim u laboratoriji prati fizičke karakteristike uzetih organa i koristi uzorke kože za izradu organoida.
Jedan od ranijih rezultata tima objavljen 2020. u časopisu Neuropsychopharmacology otkrio je suptilne razlike u komunikaciji neurona kod članova iste porodice iz Kostarike od kojih su neki imali dijagnozu shizofrenije. Takvi nalazi potvrđuju da mini-mozgovi mogu otkriti sitne, ali važne varijacije u ćelijskoj funkciji.
Zašto je ovo važno — naučno i lično
Walss-Bass lično je motivisana: njena majka i jedna sestra imale su dijagnozu shizofrenije, dok drugi članovi porodice nisu, pa joj cilj istraživanja nije samo naučni napredak već i razumevanje porodične i genetske predispozicije. Dugoročni ciljevi uključuju istraživanje kako genetski i okolinski faktori — poput infekcija tokom trudnoće ili ranog detinjstva, ili izloženosti toksinima — povećavaju rizik za razvoj shizofrenije, kao i testiranje potencijalnih terapija na modelima organoida.
Izazovi i sledeći koraci
Da bi se izveli značajni statistički testovi, Walss-Bass procenjuje potrebu za najmanje 10 mini-mozgova od osoba sa shizofrenijom i 10 kontrolnih uzoraka. Iako je to vremenski i resursno zahtevno, tim očekuje da će u narednim godinama biti novih otkrića koja mogu doprineti razvoju ciljanijih tretmana i dubljem razumevanju bolesti.
Napomena: Istraživanja sa organoidima otvaraju nova etička i tehnička pitanja, ali pružaju jedinstvenu priliku da se prouči živa ćelijska dinamika ljudskog mozga koju druge metode ne omogućavaju.
Pomozite nam da budemo bolji.
