Harvard piti laboratorio-kasvatetut aivo-organoidit elossa 5 vuotta

Harvardin neurotieteilijät ovat pitäneet laboratoriossa kasvatettuja ihmisen aivo-organoideja elossa yli viiden vuoden ajan, mikä kolminkertaistaa aiemman ennätyksen ja osoittaa, että nämä aivokuoren pienoismallit voivat uskollisesti toistaa elävien ihmisaivojen kehityksen aikajanan. Keskiviikkona Nature-lehdessä julkaistut tulokset avaavat uusia mahdollisuuksia tutkia myöhemmällä iällä ilmeneviä neurologisia häiriöitä ja voisivat lopulta johtaa hoitoihin, joissa sairaita aivosoluja korvataan uusilla.current.fas.harvard+1

Elävä kello maljassa

Tutkimuksessa, jota johti Harvardin kantasolu- ja regeneratiivisen biologian professori Paola Arlotta, tarkasteltiin 34 organoidia. Nämä olivat pippurin kokoisia solukasaumia, joista jokainen sisälsi yli miljoona ihmisen verinäytteistä johdettua aivokuoren solua. Aiempaan työhön yhdistettynä tiimi keräsi tietoa 110 organoidista ja lähes 425 000 yksittäisestä solusta, seuraten niitä yksittäissolujen RNA-sekvensoinnilla kahdeksassa eri ajankohdassa kuuden kuukauden ja viiden vuoden välillä.current.fas.harvard

Aiempi ennätys vanhimmasta aivo-organoidista, jonka UCLA:n ja Stanfordin tutkijat raportoivat vuonna 2021, oli 694 päivää eli hieman alle kaksi vuotta.kuwaittimes+1

Käyttämällä DNA-metylaatiota "ikä-kellona" tutkijat havaitsivat, että heidän organoidinsa toistivat samaa molekyylitason kehityssarjaa, joka on dokumentoitu elävissä ihmisaivoissa raskauden ja elämän ensimmäisten vuosien aikana. Neuronit muodostivat yhteyksiä toisiinsa ja lähettivät sähköisiä signaaleja, joita organoidit ylläpitivät vähintään kahden vuoden ajan.medicalxpress

Kehityksen 'aikahyppy'

Arlotta kutsui kokeilua "hulluksi kokeeksi", jossa tiimi sekoitti vuoden kehittyneitä soluja vain kaksi viikkoa vanhoihin soluihin luoden kimeerisen organoidin. Kemiallisille signaaleille altistettuina nuoremmat solut käyttäytyivät normaalisti tuottaen varhaisen vaiheen neuroneita. Vanhemmat solut kuitenkin hyppäsivät eteenpäin ja tuottivat välittömästi myöhemmän vaiheen neuroneita, joiden kehittyminen kestäisi normaalisti kuukausia.kuwaittimes

"Olimme hieman järkyttyneitä tuloksista", Arlotta sanoi. "Kutsun tätä kehityksen 'aikahypyksi' – ne hyppäävät eteenpäin."current.fas.harvard

Havainto osoittaa, että organoidien aivosolut "tallensivat ajan kulumisen ja säilyttivät muiston jo suoritetuista kehitysvaiheista", Nature-lehden artikkelin mukaan. Arlotta korosti, ettei tämä tarkoita organoidien omaavan muistoja perinteisessä mielessä, vaan pikemminkin sitä, että niiden kehityshistoria on "kaiverrettu" solutasolle.pubmed.ncbi.nlm.nih+1

Vaikutukset ja rajoitukset

Läpimurto voisi auttaa tutkijoita ymmärtämään, miten häiriöt, kuten autismi ja skitsofrenia, syntyvät ja etenevät ajan myötä, sillä useimmat aiemmat organoiditutkimukset ovat kattaneet vain aivojen kehityksen varhaisimmat vaiheet. Arlotta spekuloi, että aikahyppytekniikkaa voitaisiin jonain päivänä käyttää nopeaan tiettyjen aivosolutyyppien tuottamiseen terapeuttisiin tarkoituksiin.kuwaittimes+1

Tiedeyhteisö on laajalti yhtä mieltä siitä, että organoidit eivät kykene tietoisuuteen tai korkeamman tason aivotoimintoihin. Tässä tutkimuksessa käytetyt organoidit on sittemmin tuhottu.kuwaittimes