2013-09-05
Kategoria: Biologia

Naukowcy z Wiednia wyhodowali ludzki mózg!

Brain-Organoid-IMBA

Po raz pierwszy stworzono w laboratorium tak złożony narząd – miniaturowy ludzki mózg z komórek skóry. Ma mniej niż 4 mm średnicy, jednak budowa i stopień jego rozwoju są porównywalne z mózgiem 9-tygodniowego płodu. Naukowcy z wiedeńskiego Instytutu Biotechnologii Molekularnej nazwali go „organoidem”, trzymali przy życiu przez kilka miesięcy i podglądali. Być może w podobny sposób będziemy kiedyś hodować całe regiony mózgu i wszczepiać je osobom, u których zniszczyła je choroba, wypadek czy udar.

Jak tu się dobrać do ludzkiego mózgu? – to pytanie od dawna zadają sobie neurobiolodzy. Co się w nim dzieje? Jak się rozwija? Jak działa zdrowy, a jak zepsuty?

Pewne rzeczy naukowcy potrafią podejrzeć za pomocą tomografu komputerowego czy rezonansu magnetycznego. Niektóre udaje im się zaobserwować w modelach zwierzęcych, część mogą studiować, oglądając mózgi osób zmarłych. Tworzą też komputerowe modele i symulacje. Ale i tak sporej liczby neuronalnych tajemnic nie udaje się odkryć.

A gdyby tak dało się „zasadzić” mózg w probówce, żeby rósł i pozwalał podglądać się godzina po godzinie?

Marzenie ściętej głowy? Już rzeczywistość. W dzisiejszym „Nature” naukowcy opisują eksperyment, podczas którego udało im się wyhodować mózg w probówce. No dobrze, coś na kształt mózgu. Tak naprawdę miniaturę. Może nie cały narząd, ale raczej „narządzik”. No, ale postęp jest.

W minimózgu komórki też „się organizują”

Brain-Organoid-Madeline-LancasterZespół kierowany przez Madeline Lancaster z wiedeńskiego Instytutu Biotechnologii Molekularnej (IMBA) użył do tego indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych. Co to za jedne? W naszym organizmie istnieją komórki macierzyste, z których może wytworzyć się dowolny organ czy tkanka. Ich idealnym zbiorem jest zarodek (stąd zarodkowe komórki macierzyste). Można jednak też pobrać od dorosłego człowieka komórkę już zróżnicowaną – np. komórkę skóry – i „cofnąć ją w czasie”. Zmusić, by zmieniła się znów w komórkę macierzystą, przed którą stoi wiele możliwości rozwoju. A potem – najczęściej poprzez wprowadzenie do niej odpowiednich genów lub pobudzenie genów już w niej istniejących – spowodować, by zamiast komórką skóry stała się komórką wątroby czy mózgu.

Tak właśnie zrobili austriaccy badacze. Uzyskali w ten sposób komórki macierzyste, z których rozwinęły się ludzkie neurony.

W świetle osiągnięć współczesnej biotechnologii to żaden wyczyn. Specjaliści poszli jednak o krok dalej. Z laboratoryjnej szalki przenieśli neurony do bioreaktora. To naczynie wypełnione odpowiednią odżywką, które cały czas się porusza. Dzięki temu da się w hodować tkanki trójwymiarowo, bo odżywczy płyn opływa równomiernie wszystkie komórki.

Uczeni poczekali 20 dni. W bioreaktorze utworzył się w tym czasie niewielki „zlepek” komórek nerwowych. Nie przestawał rosnąć do czasu, kiedy miał dwa miesiące. Wtedy położone najgłębiej komórki zaczęły obumierać z niedotlenienia i głodu, bo trudniej było dostać się do nich odżywce.

To jednak, co wyrosło, zadziwiło wszystkich. Naukowcy utrzymali swój minimózg przy życiu przez kilka miesięcy i go podglądali.

W „mózgowym organoidzie”, jak go nazwali, neurony wcale nie zachowywały się przypadkowo i chaotycznie. Wręcz przeciwnie. Okazało się, że realizują ukrytą gdzieś w genach instrukcję i organizują się oraz różnicują w podobny sposób jak rozwijający się prawdziwy mózg. Mimo że naukowcy nie przyłożyli do tego palca, komórki same przekształcały się w neurony kory mózgowej i układały w typowe dla niej warstwy.

Co więcej, w miniaturowym kawałku tkanki samoistnie wytworzyły się też struktury zbliżone do splotu naczyniówkowego, czyli rejonu mózgu, który w normalnych warunkach produkuje płyn mózgowo-rdzeniowy.

To dopiero początek

Powstały też rejony komórek glejowych, z których wytwarzały się nowe neurony i rozpoczynały wędrówkę do miejsc, w których osiadały i dalej różnicowały się w inne typy komórek mózgowych.

Czy to nie fascynujące podglądać w próbówce taki akt stworzenia? Choćby miał doprowadzić do wytworzenia takiego mikrego mózgu? Czy działa on podobnie jak mózg ludzki? Czy można z niego czerpać wiedzę na temat rozwoju ludzkich szarych komórek?

Naukowcy mają nadzieję, że tak. Uważają nawet, że taki malutki mózgowy model pozwoli badać przyczyny chorób, których nie byli w stanie zgłębiać w inny sposób.

Zachęceni wynikami wyhodowali w bioreaktorze minimózg z „cofniętych w czasie” komórek pochodzących od osoby obarczonej mikrocefalią, czyli małogłowiem. Mózgi takich osób są naprawdę niewielkie, nie rozwijają się prawidłowo. Niestety, ani zwierzęce modele, ani żadne inne metody badań nie pozwoliły do tej pory podejrzeć etapu, na którym w rozwoju takiego mózgu coś zaczyna iść nie tak.

Tutaj to się udało. W tkance obarczonej mikrocefalią zauważono niewielką liczbę komórek prekursorowych, czyli takich, z których dopiero różnicowały się neurony. Mechanizmu choroby należy więc szukać gdzieś na bardzo wczesnym etapie tworzenia się komórek nerwowych.

Brain-Organoid-Jurgen-Knoblich-IMBAŚwiadczy to o ogromnej mocy samoorganizujących się komórek ludzkich – mówi Jürgen Knoblich z Instytutu Biotechnologii Molekularnej Austriackiej Akademii Nauk. – Nawet najbardziej skomplikowany organ, ludzki mózg, może zacząć się formować samoistnie. Zastrzegł jednak, że eksperyment dotyczy bardzo wczesnego etapu rozwoju embrionalnego, porównywalnego z mózgiem w pierwszych trzech tygodniach ciąży.

A to dopiero początek! Być może rozwój tych badań pozwoli kiedyś hodować całe regiony ludzkiego mózgu i wszczepiać je osobom, u których zniszczyła je choroba, wypadek czy udar. Ponadto organoidy mogą pomóc w badaniach nad schorzeniami jak autyzm i schizofrenia, spowodowanymi zmianami we wczesnym etapie rozwój mózgu.

Prace z zastosowaniem komórek macierzystych prowadzi wiele zespołów naukowych. Udało im się już wyhodować miniwątroby czy miniszpik kostny. W opisanym badaniu po raz pierwszy jednak zaobserwowano in vitro rozwój tak złożonego narządu, jakim jest mózg.

Olga Woźniak

Brain-Organoid-IMBA-2

Przekrój ludzkiego mózgu-organoidu; wszystkie komórki pokazane są w kolorze niebieskim, komórki nerwowe macierzyste – kolor czerwony, neurony – zielony.

Źródło: Wyborcza.pl

O Autorze

 > John Lennon „Imagine”: Imagine there’s no Countries... Imagine no Possession... Nothing to Kill or Die For... And no Religion too... No Need for Greed or Hunger... A Brotherhood of Man... (Niestety, John, dziś żyjemy w innym świecie. Twoje idee, lepsze czy gorsze, zostały wypaczone). Mahatma Gandhi: Na początku cię ignorują. Potem śmieją się z ciebie. Następnie z tobą walczą. W końcu wygrywasz • Siedem grzechów społecznych: polityka bez zasad, bogactwo bez pracy, przyjemność bez sumienia, wiedza bez osobowości, wiara bez poświęcenia, nauka bez człowieczeństwa oraz handel bez moralności • Religie to różne drogi prowadzące do tego samego celu. Jakaż to jest różnica, którą z nich wybierzemy? Jaki cel więc mają te kłótnie między nami? • Słabi nigdy nie potrafią przebaczać. Przebaczenie jest cnotą silnych • Jakże wielkiej daniny grzechu i błędów wymaga od człowieka bogactwo i władza • Nie znam większego grzechu niż uciskanie słabszych w imieniu Boga • Jest wiele powodów, dla których mogę być przygotowany na śmierć, ale nie ma żadnego, dla którego gotów byłbym zabić. Albert Einstein: Nie ma rzeczywistości samej w sobie, są tylko obrazy widziane z różnych perspektyw • Gdy miałem dwadzieścia lat, myślałem tylko o kochaniu. Lecz później kochałem już tylko myśleć • Tylko dwie rzeczy są nieskończone: wszechświat i ludzka głupota. Co do tej pierwszej istnieją jednak pewne wątpliwości • Nauka bez religii jest kaleka, religia bez nauki jest ślepa • Jestem bardzo głęboko religijnym niewierzącym • Gospodarcza anarchia społeczeństwa kapitalistycznego w jego dzisiejszej formie jest, moim zdaniem, prawdziwym źródłem zła • Wszyscy wokół wiedzą, że czegoś nie da się zrobić. I wtedy pojawia taki, który o tym nie wie, i on właśnie to coś robi • Nie wiem, jaka broń będzie użyta w trzeciej wojnie światowej, ale czwarta będzie na maczugi.



SKOMENTUJ

Zaloguj się i napisz komentarz.

Ruch Lotniczy nad Ziemią 24H

Artykuły w Kategoriach:

Poznaj Chiny

Pogoda

Warszawa
2018-05-25, 06:57
Słonecznie
15°C
Odczuwalna: 15°C
Ciśnienie: 1020 mb
Wilgotność: 71%
Wiatr: 2 m/s NE
Prognoza: 2018-05-25
dzień
Częsciowo słonecznie, burze
22°C
noc
Częściowo pochmurno, burze
14°C
 

Teleskop Hubble'a