Nowe badanie pokazuje, że "mini-mózgi" mogą przyspieszyć rozwój leczenia choroby Alzheimera

Wykorzystując innowacyjną metodę, naukowcy z Uniwersytetu Saskatchewan (USask) tworzą miniaturowe pseudonarządy z komórek macierzystych w celu diagnozowania i leczenia choroby Alzheimera.

Kiedy dr Tyler Wenzel, Ph.D., wpadł na pomysł stworzenia miniaturowego mózgu z komórek macierzystych, nie miał pojęcia, jak udane okażą się jego dzieła. Teraz „mini mózg” Wenzela może zrewolucjonizować sposób diagnozowania i leczenia choroby Alzheimera i innych chorób mózgu.

„Nigdy w najśmielszych snach nie sądziliśmy, że nasz szalony pomysł zadziała” – powiedział. „Te [mini-mózgi] mogłyby być użyte jako narzędzie diagnostyczne wykonane z krwi”.

Wenzel, adiunkt w Katedrze Psychiatrii Wydziału Lekarskiego, opracował koncepcję „miniaturowego mózgu” — lub, bardziej formalnie, unikalnego modelu organoidu mózgowego — pod kierunkiem dr. Darrella Musso, Ph.D.

Ludzkie komórki macierzyste można zmanipulować tak, aby stały się niemal każdą inną komórką w ciele. Używając komórek macierzystych pobranych z ludzkiej krwi, Wenzel był w stanie stworzyć miniaturowy sztuczny organ — około trzech milimetrów wielkości, wizualnie przypominający kawałek gumy do żucia, który ktoś próbował ponownie wygładzić.

Te „mini-mózgi” powstają poprzez tworzenie komórek macierzystych z próbki krwi, a następnie przekształcanie tych komórek macierzystych w funkcjonujące komórki mózgowe. Wykorzystanie małych syntetycznych organoidów do badań nie jest nowym konceptem, ale „mini-mózgi” opracowane w laboratorium Wenzela są wyjątkowe. Jak opisano w artykule Wenzela w czasopiśmie Frontiers of Cellular Neuroscience, mózgi w jego laboratorium składają się z czterech różnych typów komórek mózgowych, podczas gdy większość organoidów mózgowych składa się wyłącznie z neuronów.

Testy wykazały, że „miniaturowe mózgi” Wenzela dokładniej odzwierciedlają mózgi dorosłych ludzi, co pozwala na dokładniejsze badania nad schorzeniami neurologicznymi u osób dorosłych, na przykład chorobą Alzheimera.

W przypadku „miniaturowych mózgów” stworzonych z komórek macierzystych pobranych od osób chorych na Alzheimera Wenzel odkrył, że sztuczny organ wykazywał patologię Alzheimera, tyle że na mniejszą skalę.

„Jeśli komórki macierzyste mogą stać się dowolną komórką w ciele człowieka, pytanie brzmiało: »Czy możemy stworzyć coś, co przypomina cały organ?«” — powiedział Wenzel. „Kiedy to rozwijaliśmy, wpadłem na szalony pomysł, że jeśli to byłyby ludzkie mózgi, gdyby pacjent miał chorobę taką jak choroba Alzheimera, a my wyhodowalibyśmy »mini mózg«, to teoretycznie ten mały mózg miałby chorobę Alzheimera”.

Wenzel zauważył, że ta technologia ma potencjał, aby zmienić sposób, w jaki opieka zdrowotna jest dostarczana osobom z chorobą Alzheimera, zwłaszcza w społecznościach wiejskich i odległych. Te pionierskie badania otrzymały już wsparcie od Alzheimer Society of Canada.

Jeśli Wenzel i jego współpracownicy zdołają stworzyć niezawodną metodę diagnozowania i leczenia chorób neurologicznych, takich jak choroba Alzheimera, wykorzystując jedynie niewielką próbkę krwi — która ma stosunkowo długi termin przydatności i może zostać wysłana kurierem — zamiast zmuszać pacjentów do udania się do szpitali lub klinik specjalistycznych, może to przynieść znaczne oszczędności w zasobach opieki zdrowotnej i zmniejszyć obciążenie pacjentów.

„Teoretycznie, jeśli to narzędzie będzie działać tak, jak myślimy, moglibyśmy po prostu wysłać próbkę krwi z La Loche lub La Ronge na uniwersytet i na tej podstawie postawić diagnozę” – powiedział.

Wstępne dowody słuszności koncepcji „miniaturowych mózgów” okazały się niezwykle obiecujące, co oznacza, że kolejnym krokiem dla Wenzel będzie rozszerzenie testów na większą grupę pacjentów.

Naukowcy są również zainteresowani rozszerzeniem zakresu swoich badań nad mini-mózgami. Jeśli uda im się potwierdzić, że mini-mózgi dokładnie odzwierciedlają inne choroby mózgu lub schorzenia neurologiczne, można je wykorzystać do przyspieszenia diagnozy lub testowania skuteczności leków u pacjentów, powiedział Wenzel.

Jako przykład Wenzel wskazał długi czas oczekiwania na wizytę u psychiatry w Saskatchewan. Gdyby „mini-mózgi” można było wykorzystać do sprawdzenia, który lek przeciwdepresyjny działa najlepiej u pacjenta z depresją, mogłoby to znacznie skrócić czas oczekiwania na wizytę u lekarza i otrzymanie recepty.

„Mini-mózg” w szalce Petriego – organoidy stworzone z komórek macierzystych osób z chorobą Alzheimera wykazują patologię Alzheimera, tylko na mniejszą skalę. Źródło: USask/David Stobbe.

Wenzel, były nauczyciel nauk ścisłych w szkole średniej, który zajął się badaniami naukowymi i pracą akademicką, powiedział, że to „istota badań” — formułowanie hipotez i zbliżanie się do ich przetestowania w eksperymencie — ekscytuje go w jego pracy.

Oszałamiający sukces pierwszych „mini-mózgów” był tak zdumiewający, że Wenzel przyznał, iż nadal nie może go w pełni pojąć.

„Wciąż nie mogę uwierzyć, ale to również niesamowicie motywujące, że coś takiego się wydarzyło” — powiedział Wenzel. „To daje mi coś, co myślę, że wpłynie na społeczeństwo i naprawdę coś zmieni i stworzy zmianę... ma potencjał, by zmienić krajobraz medycyny”.

Wyniki badań opisano szczegółowo w artykule opublikowanym w czasopiśmie Frontiers in Cellular Neuroscience.