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