Ang mga siyentipiko ay lumago ng isang natatanging organoid na ginagaya ang buong utak

Ang mga mananaliksik sa Johns Hopkins University ay nagpalaki ng isang kakaibang organoid ng utak ng tao na naglalaman ng neural tissue at mga panimulang daluyan ng dugo. Ang pag-unlad ay maaaring maging isang pambihirang tagumpay sa pag-aaral ng mga neuropsychiatric disorder tulad ng autism.

"Nakagawa kami ng susunod na henerasyong organoid," sabi ng lead author na si Annie Kathuria, isang assistant professor sa Department of Biomedical Engineering ng JHU na nag-aaral ng brain development at neuropsychiatric disease. "Karaniwan, ang mga pag-aaral ay lumilikha ng mga organoid na kumakatawan lamang sa isang bahagi ng utak - ang cortex, hindbrain, o midbrain. Nagawa naming palaguin ang isang pasimulang whole-brain organoid na tinatawag naming multi-regional brain organoid (MRBO)."

Ang gawain, na inilathala sa journal Advanced Science, ay isa sa mga unang beses na lumikha ang mga siyentipiko ng isang organoid na kinabibilangan ng tissue mula sa lahat ng mga pangunahing rehiyon ng utak na nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Ito ay lalong mahalaga para sa pag-aaral ng mga sakit na nakakaapekto sa buong utak, tulad ng schizophrenia o autism. Hanggang ngayon, ang mga naturang pag-aaral ay pangunahing isinagawa sa mga modelo ng hayop.

Upang mapalago ang MRBO, ang koponan ni Kathuria ay unang nag-culture ng mga neural cell mula sa iba't ibang bahagi ng utak, pati na rin ang mga panimulang daluyan ng dugo, sa magkakahiwalay na mga pinggan. Pagkatapos ay ikinonekta nila ang mga bahaging ito gamit ang mga espesyal na "glue" na protina, na nagpapahintulot sa mga tisyu na tumubo nang magkasama at makipag-usap. Habang lumalaki ang organoid, nagsimulang lumabas ang mga electrical signal, na nagpapahiwatig ng aktibidad ng neural network.

Ang organoid na nilikha ay may kasamang malawak na hanay ng mga neuronal na selula na katulad ng nasa utak ng isang embryo ng tao sa ika-40 araw ng pag-unlad. Ang istrukturang mini-brain na nilikha ng laboratoryo ay nagawang magparami ng humigit-kumulang 80% ng mga uri ng cell na katangian ng maagang yugto ng pag-unlad ng utak ng tao.

Kahit na ang MRBO ay makabuluhang mas maliit kaysa sa tunay na utak (mga 6-7 milyong neuron kumpara sa sampu-sampung bilyon sa isang may sapat na gulang), nagbibigay ito ng isang natatanging platform para sa pag-aaral ng pag-unlad ng utak sa kabuuan.

Nagpakita rin ang organoid ng maagang anyo ng blood-brain barrier, isang layer ng mga cell na kumokontrol sa pagpasa ng mga substance sa utak.

"Kung gusto nating maunawaan ang mga neurodevelopmental disorder o psychiatric na sakit, kailangan nating magtrabaho kasama ang mga selula ng tao. Ngunit hindi ko lang hilingin sa isang tao na 'ipahiram' sa akin ang kanilang utak upang pag-aralan ang autism," paliwanag ni Kathuria. "Ang mga organo ng buong utak ay nagbibigay-daan sa amin na obserbahan ang pag-unlad ng sakit sa real time, pagsubok ng mga paggamot, at kahit na bumuo ng mga customized na therapy."

Napansin ng mga siyentipiko na ang paggamit ng mga naturang organo upang subukan ang mga bagong gamot ay maaaring mapabuti ang kahusayan ng mga klinikal na pagsubok. Ngayon, 85% hanggang 90% ng mga gamot ang nabigo sa phase I na pagsubok ng tao, at para sa mga neuropsychiatric na gamot ang rate ng pagkabigo ay mas mataas pa — hanggang 96%. Ito ay dahil ang mga modelo ng hayop ay kadalasang ginagamit sa mga unang yugto ng pag-unlad, habang ang MRBO ay mas mahusay na nagpaparami ng pag-unlad ng utak ng tao at maaaring magsilbi bilang isang mas tumpak na modelo.

"Ang schizophrenia, autism at Alzheimer's disease ay nakakaapekto sa buong utak, hindi lamang sa mga partikular na rehiyon," sabi ni Kathuria. "Kung mauunawaan natin kung ano ang nangyayaring mali sa pinakamaagang yugto ng pag-unlad, makakahanap tayo ng mga bagong target para sa therapy at pagpapaunlad ng gamot. Masusuri natin ang mga gamot nang direkta sa mga organoid na ito at masuri ang pagiging epektibo ng mga ito bago sila umabot sa mga klinikal na pagsubok ng tao."