Agykutatás

Humán agyi organoidok

2019. JÚLIUS 01.

A Harvard Egyetem és a pszichiátriai betegségek kutatására létrehozott Stanley Center (Broad Institute) kutatói jelentős előrelépést értek el a humán agyi organoidok létrehozása területén. Az agyi organoidok olyan szövetkultúrák, amelyekkel modellezhető egy-egy beteg agya a saját sejtjeiből létrehozott 3D-s „mini-szervecske” révén. A kutatást vezető Paola Arlotta és munkatársai Nature-ben megjelent eredményei azért jelentősek, mert először sikerült létrehozniuk reprodukálható, a humán cortex-szel konzekvensen megegyező sejttípusokat ugyanolyan struktúrában tartalmazó mini-agyakat. Az eredmény nyomán meg fog újulni a neuropszichiátriai betegségek és az idegrendszerre ható szerek kutatásának módszertana.

A kutatást eddig nehezítette, hogy a neurológiai és pszichiátriai betegségek genetikája komplex, a genom jelentős része hozzájárul a normál agyi fejlődéshez és a betegségek létrejöttéhez egyaránt, továbbá mivel az emberi agy nagyban eltér más élőlények agyától, a neurológiai és pszichiátriai betegségek és az idegrendszerre ható szerek kutatása állatmodellekben meglehetősen korlátozott. Az organoidokkal megnyílik az út az emberi agy direkt kutatása előtt.

Bár különbözőképpen használhatjuk az agyunkat, minden ember ugyanazokkal az idegsejttípusokkal és ezek között alapjában ugyanolyan kapcsolatokkal rendelkezik; ez a konzisztencia alapvetően fontos, és a méhen belüli élet során igen ritka kivételektől eltekintve minden embrióban kialakul. Az idegkutatók már egy ideje próbálkoznak agy-organoidok létrehozásával, azonban eddig mindegyik mini-szerv különbözőre sikeredett (különböző sejttípusok előre nem megjósolható speciális keverékei jöttek létre), ami lehetetlenné tette a normál agyfejlődés és a gyógyszerek hatásának vizsgálatát. Most Yoshiki Sasai őssejtbiológus eredményeire alapozva Arlotta és munkatársai sikerrel jártak: olyan agy-organoidokat hoztak létre, amelyek 6 hónapnyi laboratóriumi növekedés után is virtuálisan megkülönböztethetetlenek egymástól, és a humán cortex számos sejttípusát tartalmazzák (13 féle sejttípust). Az organoid-fejlesztés során a kutatók többféle őssejtvonallal dolgoztak, ami biztosította a különböző genetikai hátteret; kiindulásképpen indukált pluripotens őssejteket használtak, nőkből és férfiakból származókat egyaránt. Az organoidok 6 hónap alatt 3 mm átmérőjű szövetté fejlődtek a bioreaktorban, sejtösszetételüket a különböző stádiumokban (havonta) RNS-szekvenálással ellenőrizték. Az RNS-szekvenálás génexpressziós eredményei alapján megállapították, hogy milyen sejttípusok jöttek létre, és a különböző fejlettségi stádiumú organoidok sejttípusait összehasonlították a fejlődő embrionális cerebrális cortex sejttípusaival.

Mint kiderült: a kiinduló sejtvonalak különböző genetikai háttere ellenére az organoidok 95%-ában ugyanolyan ütemben ugyanolyan sejttípusok jöttek létre (az egyes organoidok variabilitása hasonló volt, mint ami az egyes embrionális agyak között megfigyelhető). Az idegtudósok hangsúlyozzák: egy komplex központi idegrendszeri régió óriási sejtes diverzitását sikerült in vitro létrehozniuk reprodukálható és az embrionális fejlődéssel egybevethető eredménnyel, ami óriási lehetőséget jelent az emberi agy fejlődésének és betegségeinek kísérletesen máshogy nem megközelíthető vizsgálatára.

A kutatók a továbbiakban CRISPR/Cas9 génszerkesztő technikával átalakított, autizmus-specifikus agy-organoidokat hoznak létre, és a mutált sejtekből létrehozott mini-szervecskéket hasonlítják össze a normál organoidokkal, ami lehetővé teszi a lényeges különbségek, az érintett sejttípusok és molekuláris útvonalak azonosítását.


Eredeti közlemény:

Velasco S, Kedaigle AJ, Simmons SK, Nash A, Rocha M, Quadrato G, Paulsen B, Nguyen L, Adiconis X, Regev A, Levin JZ, Arlotta P. (2019). Individual brain organoids reproducibly form cell diversity of the human cerebral cortex.
Nature. 2019 Jun 5.


Szemlézte:
dr. Kazai Anita
2019.június

HOZZÁSZÓLÁSOK

0 hozzászólás

A rovat további cikkei

Agykutatás

A szerotonin nem csak neurotranszmitter

A szerotonin nemcsak ingerületátvivőként működik, hanem a génexpresszió szabályozásában is részt vesz. E felfedezés következtében jobban megérthetjük a normál agyfejlődést, a pszichiátriai és neurodegeneratív betegségeket, és új terápiás módszereket fejleszthetünk ki.

Agykutatás

A stroke új kezelése

Kutatók egy új terápiás eljárást ismertettek, mellyel csökkenthetőek az agyi infartus okozta károsodások, az elhalt idegek újra növekedhetnek, a kiesett működések helyreállhatnak. Ráadásul az eddigiekkel szemben „a terápia hosszú idővel a stroke után is hatékony” - állítja Gwendolyn Kartje, a cikk első szerzője.

Agykutatás

Új dimenzió a gyógyszerkutatásban: sejten belüli receptorok

Az idegsejteken belüli receptorok is felelősek a szinaptikus plaszticitásért, memóriáért, tanulásért, illetve számos idegrendszeri pathológiáért. A sejtszervecskéken, a citoplazmában és a sejtmag membránján, valamint plazmájában elhelyezkedő intracelluláris, G-fehérjéhez kötött receptorok leírása a depresszió, a szkizofrénia, a fájdalom, az autizmus, a metabolikus reguláció vagy az ischaemiás stroke kezelésének újabb szintje előtt nyit teret.

Agykutatás

Az agyi plaszticitás kulcsa

A felnőtt korban született neuronok jóval a neurogenezis hanyatlása után is hozzájárulnak az agy flexibilitásához, állapította meg a Journal of Neuroscience tanulmánya.

Agykutatás

Az idegrendszer működésének új dimenziója

A központi idegrendszer különböző sejttípusaiban, sőt a sejtek különböző részeiben is eltérő az alapvető mitokondriális funkciók szabályozása, állapította meg a Nature Neuroscience közleménye.

Kapcsolódó anyagok

Hírvilág

Tények és értelmezések az agykutatás terén

A „neurománia” gondját lassan mind többen érzik a humán tudományok terén.

Agykutatás

Mi eredményesebb, a tánc vagy a fitnessz?

A humán hippokampuszt nemcsak a patológiás öregedés folyamatai érintik, de a normális öregedés során is csökken a mérete, ennek következtében romlik a memória, a tanulási képesség és a térbeli navigáció. MRI vizsgálatok szerint a hippokampusz és a parahippokampális gyrus atrófiás rátája 2-3%/évtized, ami 70 éves kor felett 1%/év-re nő. Mindazonáltal, a közelmúlt kutatásai kimutatták, hogy a hippokampusz azon kevés agyterületek közé tartozik, amelyekben az egész élet során képződhetnek új neuronok.

Klinikum

Vajon megváltozik-e az agyunk különböző behatásokra?

HALÁSZ Péter

Ma már nincsenek egyértelmű határok a korábban „funkcionális”-ként és „organikus”(strukturális) -ként elkülönített jelenségek között, és egyre inkább el kell fogadnunk a test és lélek oda-vissza kölcsönhatását az „interakcionalizmus”-t, ahogy Karl Popper nevezte...

Hírvilág

Neurománia - videoelőadás

Raymond Tallis az idegtudományok, különösen az agyi képalkotó eljárások segítségével végzett kutatások helyes értelmezéséről és a "biológizálás" veszélyeiről beszél előadásában. Habár az ideggyógyászati felfedezések segítségével sokat megértettünk az agyműködésről, a kutató szerint még mindig nagyon keveset tudunk az agyról. Tallis kiemelte, hogy az idegtudományok fejlődése ígéretes, de a korunkra jellemző "neurománia", illetve a hozzá kapcsolódó túlzott "biológizálás" tévút...

Agykutatás

Kollaboratív problémamegoldásra alkalmas agy–agy-interface

Közvetlen, non-invazív agy–agy-interface-t fejlesztettek a University of Washington és a Carnegie Mellon University neurológus és számítógépes szakemberei. A BrainNet névre keresztelt módszer kettőnél több személy bevonásával teszi lehetővé a kollaboratív problémamegoldást. „Többé már nem a science fiction területére tartozik a direkt gondolatátvitel: létrejött az agyak szociális hálója”, írja a BrainNet-tanulmányt ismertető MIT Technology Review.