Austrijos mokslininkai panaudojo žmogaus kamienines ląsteles ir laboratorijoje iš jų išaugino vadinamuosius „cerebrinius organoidus“, arba miniatiūrines smegenis, turinčias keletą skirtingų smegenų sričių.
Tai pirmas kartas, kai mokslininkams pavyko atkartoti smegenų audinio vystymąsi trijose dimensijose.
Naudodami organoidus, mokslininkai galės kuri biologinius modelius, kaip išsivysto tokia reta smegenų būklė kaip mokrocefalija. Ta pati technika ateityje galės būti naudojama modeliuoti tokius sutrikimus, kaip autizmas ir šizofrenija, nuo kurių kenčia milijonai žmonių visame pasaulyje.
„Šis tyrimas žada galingą naują priemonę tirti didelių smegenų vystymosi sutrikimų priežastis ir išbandyti galimus gydymo metodus“, - sako klinikinės neurologijos profesorius iš Londono imperatoriškojo koledžo Paulas Matthewsas, kuris pats nedalyvavo tyrime, bet buvo sužavėtas jo rezultatais.
Neurologas iš Oksfordo Zameelas Caderas sako, kad tai išplėtė kamieninių ląstelių technologijų galimybes, bandant suprasti smegenų vystymosi ir sutrikimų mechanizmus bei atrandant naujus vaistus.
Nors pradžioje žmogaus smegenys būna sudarytos iš gana paprastų audinių, jos labai greitai išsivysto į pačią sudėtingiausią žinomą natūralią struktūrą – mokslininkams kol kas daug neaiškumų, kaip tai vyksta.
Todėl mokslininkams labai sunku suprasti, kas vyksta neteisingai, ir kaip reikėtų gydyti daugelį smegenų sutrikimų, kaip depresija, šizofrenija ir autizmas.
Naudojo kamienines ląsteles
Juergenas Knoblichas ir Madeline Lancaster iš Austrijos molekulinės biotechnologijos instituto ir jų kolegos iš Didžiosios Britanijos Edinburgo universiteto Žmogaus genetikos katedros pradėjo nuo žmogaus kamieninių ląstelių ir augino jas su specialiu maistinių medžiagų deriniu, skatinančiu vidinį ląstelių sugebėjimą organizuotis į sudėtingų organų struktūras.
Jie išaugino audinį, vadinamą neuroektoderma – embriono ląstelių sluoksnį, iš kurio išsivysto visi smegenų ir nervų sistemos komponentai.
Šio audinio fragmentai po to buvo įdėti į bioreaktorių – sistemą, kurioje cirkuliuoja deguonis ir maistinės medžiagos.
Po mėnesio fragmentai patys organizavosi į primityvias struktūras, kurios galėjo būti atpažintos kaip besivystančios smegenų sritys – tinklainė, gyslainės rezginys ir smegenų žievė.
Po dviejų mėnesių organoidai pasiekė maksimalų apie 4 mm dydį. Nors jie buvo labai maži ir iš išvaizdos toli gražu nepriminė pilnai išsivysčiusių žmogaus smegenų, juose jau buvo skirtingų tipų neuronų audiniai.
„Tai vienas iš tų atvejų, kai dydis nėra svarbu, - sakė J.Knoblichas. - Mūsų sistema nepritaikyta išauginti visas smegenis, bet tai ir nebuvo mūsų tikslas. Svarbiausias tikslas – ištirti žmogaus smegenų (audinių) vystymąsi ir sukurti sistemą, pagal kurią žinios iš gyvūnų modelių galėtų būti perkeliamos į žmogiškus“.
Tokie miniatiūriniai smegenų modeliai ateityje galės būti naudojami tiriant sutrikimus. J.Knoblicho komanda jau sugebėjo organoidus panaudoti modeliuojant mikrocefalijos vystymąsi – tai reta neurologinė būklė, kai pacientams susiformuoja neįprastai maža galva. Bus bandoma aiškintis, kas ją sukelia.
Mokslininkai sutinka, kad laboratorijoje išauginti pilnai funkcionuojančias žmogaus smegenis – sudėtinga ir daug laiko reikalaujanti užduotis.
Pasak mokslininkų, žmogaus smegenys – sudėtingiausias žinomas dalykas Visatoje.
Parengė Jurgita Noreikienė
