Tim iz ISTA je prvi put uspešno uzgojio mišji cerebralni korteks iz embrionalnih matičnih ćelija i uporedio njegov razvoj sa razvojem u živom mozgu. Organoid sadrži odgovarajuće neurone i gliju, ali ne prati strogu, linearnu sekvencu i tempo kao in vivo korteks. Istraživači ukazuju na nedostatak niše matičnih ćelija — mikrookruženja koje uključuje krvne sudove i signalne faktore — i planiraju da rekonstruišu te komponente u narednim studijama.
Naučnici Po Prvi Put Uzgojili Mišji Korteks u Laboratoriji — Šta To Znači Za Proučavanje Razvoja Mozga
This Is the First Lab-Grown Mouse Cerebral CortexDragon Claws - Getty Images
Tim istraživača iz Institute of Science and Technology Austria (ISTA) objavio je u časopisu Nature da je uspešno uzgojen cerebralni korteks iz mišjih embrionalnih matičnih ćelija — verodostojan organoid koji reproducira ključne ćelijske tipove korteksa.
Organoid je napravljen od pluripotentnih mišjih embrionalnih matičnih ćelija, koje mogu da se diferenciraju u neurone i glijalne ćelije. Cilj istraživanja je da takvi "mini-mozgovi" pomognu u razumevanju normalnog razvoja mozga i poremećaja nastalih tokom razvoja, kao što su mikrocefalija i makrocefalija.
Kako su uporedili organoid i živ korteks
Istraživači su razvili stabilnu liniju mišjih matičnih ćelija i uporedili faze razvoja organoida sa razvojem u živom mozgu. Koristili su sekvenciranje pojedinačnih ćelija (single-cell sequencing) da prate koje vrste ćelija nastaju, koliko ih ima i kada se pojavljuju. Paralelno su primenili i tehniku MADM (Mosaic Analysis with Double Markers) koja oboji jednu matičnu ćeliju i sve njene potomke kako bi se pratio razvoj loze ćelija korak po korak.
Rezultati: prave ćelije — ali drugačiji tempo razvoja
Rezultati pokazuju da organoid proizvodi pravi "sastav glumaca": neurone i glijalne ćelije koje očekujemo u korteksu. Međutim, redosled i tempo pojavljivanja tih ćelija nisu bili onakvi kakvi se vide u in vivo razvoju — nije postojala stroga linearna sekvenca razmnožavanja i diferencijacije karakteristična za živ organizam.
„Fizička sila samoorganizacije očigledno nije dovoljna“, rekao je Simon Hippenmeyer, vodeći autor studije. Faktori iz in vivo okruženja, tzv. niša matičnih ćelija, u organoidima nedostaju.
Pod pojmom niša matičnih ćelija podrazumeva se mikrookruženje koje uključuje okolne ćelije, krvne sudove, signalne molekule, faktore rasta i mehaničke signale. U organizmu, ta niša usklađuje kada se matične ćelije množe, kada daju potomke neuronima i kada sledeće stigne talas glijalnih ćelija. U organoidima je taj proces neuredniji, iako su glijalne ćelije ipak nastupile otprilike u očekivanom vremenu.
Šta sledi?
Studija jasno pokazuje koje verzije moždanih organoida su već korisne za istraživanje, a koji modeli još nisu dovoljno verni da bi zamenili in vivo sisteme za određena pitanja. Sledeći korak je detaljno proučavanje komponenata niše matičnih ćelija i pokušaj rekonstrukcije ključnih elemenata mikrookruženja — na primer vaskularnih komponenti ili ciljane signalizacije — kako bi organoidi postali funkcionalno i razvojno bliži pravom korteksu.
U širem istorijskom kontekstu, razvoj organoida počeo je 2009. godine radom Hansa Cleversa i Toshiro Sata koji su kreirali prvi organoid creva. Tokom narednih godina tehnologija je brzo napredovala, izazvala primenu u testiranju terapija i istraživanju embrionalnog razvoja, ali i etičke debate o granicama i mogućoj svesti u kompleksnijim modelima.
Zaključak: Izrastanje mišjeg korteksa u laboratoriji predstavlja važan korak napred u modelovanju razvoja mozga, ali pokazuje i da je rekonstrukcija in vivo mikrookruženja — niše matičnih ćelija — ključna za postizanje pravilne prostorno-vremenske organizacije razvoja.
Pomozite nam da budemo bolji.
