Laboratorijski minimozgovi preživjeli rekordnih sedam godina
Znanstvenici s Harvarda uspjeli su održati organoide mozga na životu daleko dulje nego ikad prije, a oni su nastavili sazrijevati i 'pamtiti' protok vremena na staničnoj razini.
Znanstvenici s Harvarda uspjeli su održati organoide mozga na životu daleko dulje nego ikad prije, a oni su nastavili sazrijevati i 'pamtiti' protok vremena na staničnoj razini.
Znanstvenici su po prvi put uspjeli održati nakupine ljudskih moždanih stanica veličine zrna papra na životu gotovo sedam godina u laboratoriju. Ovi takozvani organoidi, uzgojeni iz matičnih stanica, starili su na način vrlo sličan mozgu unutar naših glava, što sugerira da su na staničnoj razini "zabilježili protok vremena", objavio je tim predvođen biologinjom Paolom Arlotta sa Sveučilišta Harvard u studiji objavljenoj u časopisu Nature.
Organoidi su minijaturne, trodimenzionalne replike ljudskih tkiva koje se same organiziraju u laboratorijskim posudama. Znanstvenici diljem svijeta koriste ih kako bi otkrili tajne našeg mozga i testirali nove lijekove bez potrebe za životinjama poput miševa. Međutim, do sada su ovi minijaturni modeli mozga preživljavali tek nekoliko mjeseci, nudeći uvid samo u najranije faze razvoja, dok ljudskom mozgu treba gotovo dvadeset godina da u potpunosti sazrije.
Tim istraživača financiran od strane američkih Nacionalnih instituta za zdravlje (NIH) uspio je produžiti životni vijek organoida uranjanjem tkiva u posebno dizajniranu tekućinu koja je povećala njegovu aktivnost. Otkrili su da su se organoidi nastavili mijenjati i sazrijevati tijekom godina, iako nikada nisu bili dio embrija, a kamoli tijela. "Mozak se može nastaviti razvijati izvan konteksta osobe tijekom ovog neviđenog vremenskog razdoblja", objasnila je Arlotta, profesorica na Harvardu.
Analiza s tri različite vrste genetskih "satova" za određivanje biološke starosti stanica potvrdila je da su se organoidi mijenjali tijekom vremena na načine slične normalnim moždanim stanicama. Pojava neurona i njihovih potpornih glija stanica pratila je točan ritam prirodnog postnatalnog razvoja ljudskog mozga. Štoviše, neuroni su postali funkcionalno zreli, stvarajući međusobno sinaptičke veze i odašiljući električne signale koje su organoidi održavali najmanje dvije godine.
Kako bi dodatno potvrdili svoju teoriju, znanstvenici su proveli ono što je Arlotta opisala kao "ludi eksperiment". Pomiješali su stanice koje su se razvijale godinu dana s drugima starima samo dva tjedna, stvorivši "himeru". Mlade stanice ponašale su se normalno, ali starije su "preskočile cijeli dio razvoja" i počele proizvoditi neurone za koje inače treba oko četiri mjeseca. To je efektivno "iskrivilo vrijeme" za razvoj mozga.
"Volim o tome razmišljati kao o svojevrsnoj 'distorziji razvojnog vremena', što ukazuje da stanice organoida bilježe i pamte vrijeme koje su već provele u kulturi", izjavila je Arlotta. "To sugerira da je njihov razvoj vođen unutarnjim staničnim satom koji odražava mehanizme endogenog razvoja ljudskog mozga." Unatoč okruženju nezrelim kemijskim signalima, starije stanice nastavile su napredovati i sazrijevati kao da su još u svom izvornom organoidu.
Implikacije studije su značajne. Do sada su životinjski modeli, poput miševa, reproducirali neke karakteristike razvoja našeg mozga, ali njihov kratki životni ciklus nije bio idealan za proces koji kod ljudi traje više od dva desetljeća. Sada je nevjerojatna podudarnost između biološke i kronološke starosti organoida konačno srušila tu barijeru.
"Dugovječnost bez presedana i realistične kvalitete ovih modela tkiva mogli bi nam pružiti priliku da dublje istražimo kako nastaju i razvijaju se stanja poput autizma kasnije u životu", izjavila je Andrea Beckel-Mitchener, privremena direktorica Nacionalnog instituta za mentalno zdravlje pri NIH-u. Sljedeći korak, prema Arlotti, bit će povećanje anatomske složenosti ovih struktura, simulacija genetskih poremećaja i testiranje novih terapija.
Za razliku od mozga u našim glavama, ovi organoidi nemaju tijelo koje se može razboljeti i umrijeti. Na pitanje mogu li hipotetski nadživjeti ljude, Arlotta je odgovorila: "Nitko zapravo ne zna", dodavši kako sumnja da bi mogli potrajati još malo dulje. To se, međutim, neće dogoditi s organoidima korištenim u ovom istraživanju, koji su nedavno uništeni.
