Harvardo mokslininkai penkerius metus išlaikė gyvus laboratorijoje užaugintus smegenų organoidus

Harvardo neuromokslininkai laboratorijoje užaugintus žmogaus smegenų organoidus išlaikė gyvus ilgiau nei penkerius metus, trigubai viršydami ankstesnį rekordą ir įrodydami, kad šie miniatiūriniai smegenų žievės modeliai gali tiksliai atkartoti gyvų žmogaus smegenų vystymosi eigą. Trečiadienį žurnale Nature paskelbtos išvados atveria naujas galimybes tirti neurologinius sutrikimus, kurie pasireiškia vėlesniame amžiuje, ir ilgainiui gali padėti sukurti gydymo būdus, apimančius pažeistų smegenų ląstelių pakeitimą.current.fas.harvard+1

Gyvas laikrodis lėkštelėje

Tyrime, kuriam vadovavo Harvardo kamieninių ląstelių ir regeneracinės biologijos profesorė Paola Arlotta, buvo tirti 34 organoidai – žirnio dydžio gumulėliai, kurių kiekviename yra daugiau nei 1 milijonas smegenų žievės ląstelių, gautų iš žmogaus kraujo mėginių. Kartu su ankstesniais darbais komanda surinko duomenis apie 110 organoidų ir beveik 425 000 atskirų ląstelių, stebėdama juos vienos ląstelės RNR sekos nustatymo metodu aštuoniais laiko momentais nuo šešių mėnesių iki penkerių metų.current.fas.harvard

Ankstesnis seniausio smegenų organoido rekordas, 2021 m. užfiksuotas UCLA ir Stanfordo tyrėjų, buvo 694 dienos – šiek tiek mažiau nei dveji metai.kuwaittimes+1

Naudodami DNR metilinimą kaip „amžiaus laikrodį“, tyrėjai nustatė, kad jų organoidai atkartojo tą pačią molekulinio vystymosi seką, kuri dokumentuota gyvose žmogaus smegenyse nėštumo ir pirmaisiais gyvenimo metais. Neuronai užmezgė ryšius tarpusavyje ir skleidė elektrinius signalus, kuriuos organoidai išlaikė bent dvejus metus.medicalxpress

Vystymosi „laiko šuolis“

Atlikdami tai, ką Arlotta pavadino „beprotišku eksperimentu“, komanda sumaišė metus besivystančias ląsteles su vos dviejų savaičių senumo ląstelėmis, sukurdami chimerinį organoidą. Veikiamos cheminių signalų, jaunesnės ląstelės elgėsi normaliai, gamindamos ankstyvosios stadijos neuronus. Tačiau vyresnės ląstelės praleido etapus ir iškart sugeneravo vėlesnės stadijos neuronus, kuriems paprastai prireiktų mėnesių.kuwaittimes

„Buvome šiek tiek šokiruoti rezultatų“, – sakė Arlotta. „Man patinka tai vadinti vystymosi „laiko šuoliu“ – jos tiesiog praleidžia etapus.“current.fas.harvard

Išvada rodo, kad organoidų smegenų ląstelės „įrašė laiko tėkmę ir išsaugojo jau atliktų vystymosi žingsnių atmintį“, teigiama Nature straipsnyje. Arlotta pabrėžė, kad tai nereiškia, jog organoidai turi atmintį įprasta prasme, o veikiau tai, kad jų vystymosi istorija yra „įrašyta“ ląstelių lygmeniu.pubmed.ncbi.nlm.nih+1

Implikacijos ir apribojimai

Šis proveržis galėtų padėti tyrėjams suprasti, kaip laikui bėgant atsiranda ir progresuoja tokie sutrikimai kaip autizmas ir šizofrenija, nes dauguma ankstesnių organoidų tyrimų fiksavo tik ankstyviausias smegenų vystymosi fazes. Arlotta svarstė, kad „laiko šuolio“ technika ateityje galėtų būti naudojama greitam specifinių smegenų ląstelių tipų generavimui terapiniais tikslais.kuwaittimes+1

Mokslininkai sutaria, kad organoidai nėra pajėgūs turėti sąmonės ar aukštesnio lygio smegenų funkcijų. Šiame tyrime naudoti organoidai buvo sunaikinti.kuwaittimes