Nowe badanie pokazuje „mini-mózgi”, które mogą przyspieszyć rozwój metod leczenia choroby Alzheimera

Korzystając z nowej, innowacyjnej metody, badacz z Uniwersytetu Saskatchewan (USAsk) tworzy z komórek macierzystych miniaturowe pseudonarządy do diagnozowania i leczenia choroby Alzheimera.

Kiedy dr Tyler Wenzel (doktorat) po raz pierwszy wpadł na pomysł stworzenia miniaturowego mózgu z komórek macierzystych, nie miał pojęcia, jak skuteczne będą jego dzieła. Teraz „mini-mózg” Wenzela może zrewolucjonizować sposób, w jaki diagnozujemy i leczymy chorobę Alzheimera i inne choroby mózgu.

„Nigdy, nawet w najśmielszych snach nie przypuszczaliśmy, że nasz szalony pomysł się sprawdzi” – powiedział. „Te [mini-mózgi] można wykorzystać jako narzędzie diagnostyczne stworzone z krwi.”

Wenzel, doktor habilitowany na Wydziale Psychiatrii College of Medicine, opracował koncepcję „mini-mózgu” – lub, bardziej formalnie, unikalnego modelu organoidu mózgowego – pod kierunkiem dr Darrella Musso, Ph. D.

Ludzkimi komórkami macierzystymi można manipulować, aby stały się niemal każdą inną komórką w organizmie. Wykorzystując komórki macierzyste pobrane z ludzkiej krwi, Wenzel był w stanie stworzyć miniaturowy sztuczny narząd – wielkości około trzech milimetrów, wizualnie przypominający kawałek gumy do żucia, który ktoś próbował ponownie wygładzić.

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

W testach „minimózgi” Wenzela dokładniej odzwierciedlają mózg człowieka dorosłego, co pozwala na bardziej szczegółowe badania schorzeń neurologicznych u dorosłych pacjentów, takich jak choroba Alzheimera.

W przypadku „minimózgów” stworzonych z komórek macierzystych osób chorych na chorobę Alzheimera Wenzel ustalił, że sztuczny narząd wykazuje patologię Alzheimera – tylko na mniejszą skalę.

„Jeśli komórki macierzyste mogą stać się dowolną komórką ludzkiego ciała, pojawia się pytanie: «Czy możemy stworzyć coś przypominającego cały narząd?»” – powiedział Wenzel. „Kiedy opracowywaliśmy to rozwiązanie, wpadłem na szalony pomysł, że gdyby to naprawdę były ludzkie mózgi, gdyby pacjent cierpiał na chorobę taką jak choroba Alzheimera, a my wyhodowaliśmy mu „minimózg”, to teoretycznie w tym małym mózgu występowałby Alzheimer”..

Wenzel zauważył, że technologia ta może zmienić sposób zapewniania opieki zdrowotnej osobom chorym na chorobę Alzheimera, zwłaszcza w społecznościach wiejskich i odległych. To przełomowe badanie otrzymało już wsparcie od Kanadyjskiego Towarzystwa Alzheimerowskiego.

Jeśli Wenzelowi i jego współpracownikom uda się stworzyć niezawodny sposób diagnozowania i leczenia chorób neurologicznych, takich jak choroba Alzheimera, przy użyciu jedynie małej próbki krwi – która ma stosunkowo długi okres przydatności do spożycia i którą można wysłać kurierem – zamiast wymagać od pacjentów podróżowania do szpitalach lub klinikach specjalistycznych, może to znacznie zaoszczędzić zasoby opieki zdrowotnej i zmniejszyć obciążenie pacjentów.

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

Wstępna weryfikacja koncepcji „mini-mózgów” była niezwykle zachęcająca — co oznacza, że kolejnym krokiem dla Wenzela będzie rozszerzenie testów na większą pulę pacjentów.

Naukowcy są również zainteresowani rozszerzeniem zakresu badań nad „mini-mózgami”. Jeśli potwierdzą, że „minimózgi” dokładnie odzwierciedlają inne choroby mózgu lub stany neurologiczne, stwierdził Wenzel, można je wykorzystać do przyspieszenia diagnozy lub testowania skuteczności leków u pacjentów.

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

„Mini-mózgi” na szalce Petriego – organoidy utworzone z komórek macierzystych osób chorych na chorobę Alzheimera wykazują patologię Alzheimera, tylko na mniejszą skalę. Źródło: USAsk/David Stobbe.

Były nauczyciel przedmiotów ścisłych w szkole średniej, który wkroczył do świata badań i środowiska akademickiego, Wenzel powiedział, że w swojej pracy ekscytują go „podstawy badań” — stawianie hipotez i zbliżanie się do sprawdzenia ich w eksperymencie..

Oszałamiający sukces początkowych „mini-mózgów” był tak zdumiewający, że Wenzel przyznał, że wciąż nie może sobie z tym poradzić.

„Nadal nie mogę w to uwierzyć, ale fakt, że coś takiego się wydarzyło, jest też niezwykle motywujący” – powiedziała Wenzel. „Daje mi to coś, co moim zdaniem będzie miało wpływ na społeczeństwo, przyniesie realną różnicę i spowoduje zmiany… Może to potencjalnie zmienić krajobraz medycyny.”

Odkrycia opisano szczegółowo w artykule opublikowanym w czasopiśmie Frontiers in Cellular Neuroscience.