- Vědci kultivovali organoidy z fetálních mozkových buněk
- Unikátní 3D struktury organoidů mají velikost zrnka rýže
- Mozkové organoidy mohou pomoci při vývoji nových léků proti rakovině
Složitost a mnohostrannost funkcí lidského mozku představuje pro vědce a výzkumníky obrovskou výzvu. V reakci na to byly vyvinuty inovativní metodiky, které mají odhalit složitosti spojené s vývojem lidského mozku.
Významným průkopníkem těchto metodik se stali výzkumníci z Centra princezny Máximy v Nizozemsku, kteří vytvořili trojrozměrné modely mini orgánů, které se velmi podobají lidské mozkové tkáni. Tento nový přístup má obrovský potenciál, zejména pokud jde o pokrok ve výzkumu souvisejícím s vývojem léků proti rakovině mozku.
Metodika a růst mozkových organoidů
Výzkumný tým využil fetální mozkové buňky v laboratorním prostředí ke kultivaci miniaturních orgánů, běžně označovaných jako organoidy (malé a zjednodušené verze orgánů připraveny in vitro), v kontrolovaném prostředí, konkrétně v Petriho misce. Tyto organoidy mohou být odvozeny přímo z tkáňových buněk nebo řízeny diferenciací kmenových buněk tak, aby napodobovaly vývoj specifických orgánů.
Na rozdíl od tradičních přístupů, kdy se mozkové organoidy vytvářejí z kmenových buněk do struktur připomínajících různé části mozku, použili vědci v tomto případě odlišnou metodu, kdy se jim podařilo přímo vytvořit mozkové organoidy z malých fragmentů lidské fetální mozkové tkáně.
Unikátní 3D struktura o velikosti zrnka rýže
Mozkové organoidy mající velikost přibližně zrnka rýže vykazovaly komplexní 3D strukturu. Charakteristickým rysem těchto organoidů je jejich jedinečná schopnost samoorganizace, která napodobuje přirozenou organizační složitost skutečných orgánů. Tato samoorganizace se rozšiřuje na replikaci autentických funkcí orgánů, což poskytuje jedinečný vhled do složitostí vývoje mozku.
Dr. Benedetta Artegiani, vedoucí výzkumné skupiny a spoluvedoucí Centra dětské onkologie princezny Máximy, zdůrazňuje význam těchto mozkových organoidů získaných z fetální tkáně. Tento inovativní přístup nabízí neocenitelný prostředek k hlubšímu poznání mechanismů, jimiž se řídí vývoj lidského mozku. Využití organoidů odvozených z fetální tkáně usnadňuje zkoumání toho, jak se vyvíjející mozek rozšiřuje a jak složité role hrají různé typy buněk v reakci na své prostředí.
Jedním z pozoruhodných aspektů tohoto výzkumu je pozoruhodná dlouhověkost organoidů odvozených z tkáně, které vykazovaly nepřetržitý růst po dobu více než šesti měsíců. Tato prodloužená doba růstu umožňuje výzkumníkům pozorovat a analyzovat trvalý vývoj organoidů po dosud nevídanou dobu. Kromě toho je transformačním prvkem schopnost tyto organoidy reprodukovat. Tento pokrok umožňuje výzkumníkům vytvářet více organoidů z jediného vzorku tkáně, což poskytuje obnovitelný zdroj pro hloubkové a reprodukovatelné studie.
Schopnost vytvářet více organoidů z jednoho vzorku tkáně zvyšuje potenciál pro různé experimentální návrhy a výzkumy. Výzkumníci nyní mohou s větší přesností zkoumat účinky různých faktorů prostředí a podnětů na vývoj mozku. Tato rozšířená výzkumná schopnost otevírá možnosti pro studium dlouhodobých účinků zásahů, léků a vlivů prostředí na vyvíjející se mozek.
Modelování rakoviny mozku a editace genů
Tým rozšířil rozsah svého výzkumu a zkoumal potenciál organoidů odvozených z tkáně při modelování rakoviny mozku. Pomocí techniky editace genů CRISPR-Cas9 vnesli vědci chyby do genu TP53. CRISPR-Cas9 představuje revoluční genomovou editační technologii, která využívá přirozený imunitní systém bakterií k přesnému upravování genetické informace v organismech.
Základní princip spočívá v adaptivním využívání krátkých úseků DNA, nazvaných CRISPR, které obsahují paměťové záznamy o předešlých útocích bakterií nebo virů. Protein Cas9, fungující jako molekulární nůžky, je schopen cíleně řezat DNA na specifických místech podle instrukcí poskytnutých CRISPR sekvencí.
Tento zásah umožnil vědcům pozorovat v organoidech zajímavý jev – buňky s defektním TP53 po třech měsících vykázaly rychlejší růst než buňky s normálním TP53 genomem. Toto zjištění nejenže zdůrazňuje schopnost organoidů modelovat vývoj rakoviny, ale také ukazuje jejich užitečnost při zkoumání molekulárních základů progrese rakoviny.
Zkoumání mutací glioblastomu a testování léků
Výzkumný tým ve snaze rozšířit svůj výzkum zkoumal reakci organoidů odvozených z tkáně na genové mutace spojené s glioblastomem, což je závažný typ mozkového nádoru. Tento výzkum se zabýval specifickými genetickými změnami spojenými s glioblastomem v organoidech, což poskytlo vhled do molekulárního prostředí tohoto agresivního nádorového onemocnění. Kromě toho výzkumníci zkoumali možnosti využití těchto organoidů při testování stávajících léků proti rakovině, čímž připravili půdu pro potenciální pokrok v personalizované medicíně a cílených léčebných strategiích pro pacienty s glioblastomem.
Hendriks zdůrazňuje potenciál těchto organoidů odvozených z fetální tkáně při objasňování složitých procesů, které definují různé oblasti mozku a podporují buněčnou rozmanitost. Tyto organoidy, které slouží jako miniaturní repliky autentické mozkové tkáně, představují zásadní doplněk rozšiřující se oblasti výzkumu mozkových organoidů.
Využití těchto pokročilých mozkových organoidů je slibné zejména v oblasti výzkumu léků proti rakovině. Jejich přesná replikace skutečných orgánových funkcí poskytuje cennou platformu pro zkoumání účinků různých léčiv a terapeutických zásahů na mozkové tkáně. Tento přístup nabízí komplexnější pochopení reakcí na léky a potenciálních výsledků léčby.
