WASHINGTON - Bu uyuşturucudaki tahtakurusu büyüklüğündeki beynin. Baltimore'daki Johns Hopkins Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, uyuşturucu bağımlılığı ve diğer nörolojik hastalıkların araştırılmasında yararlı olacak insan beyninin yeterli hücrelerini barındırabilen, bu cümlenin sonundaki dönemden daha küçük "mini beyinler" yetiştiriyorlar.
Araştırmacılar, bir laboratuvar çantasında yetiştirilen mini beyinlerin, bir gün bu tür araştırmaları yürütmek veya terapötik ilaçları test etmek için laboratuvar hayvanlarının kullanılma ihtiyacını azaltabileceğini belirtti.
Dünyanın dört bir yanından gelen laboratuarlar, bu ve diğer organoidleri büyütmek için yarışıyor - gerçek insan hücrelerinden yetiştirilen karaciğerlerin, böbreklerin, kalplerin ve beyinlerin mikroskobik, ancak ilkel olarak işlevsel versiyonları. Araştırmacılar, Johns Hopkins'in mini-beyninin versiyonunun, son üç yılda bildirilenlere göre bir ilerlemeyi temsil ediyor, çünkü bu, hızlı bir şekilde tekrarlanabilir ve tıpkı gerçek bir beyin gibi birbiriyle etkileşime giren birçok beyin hücresi türü içeriyor..
Johns Hopkins Hayvan Testleri Alternatifleri Merkezi Müdürü Dr. Thomas Hartung liderliğindeki araştırmacılar, 13 Şubat'ta Amerikan Bilim İlerleme Derneği'nin yıllık toplantısında ilerlediklerini bildirdi. [Laboratuarda Yetiştirilen 11 Vücut Parçası]
Hartung, mini-beynin nörolojik hastalıklar çalışmasında henüz hayvan modellerinin yerini alamadığını belirtti. Ancak, son zamanlarda uzun bir zamana kadar olgunluğa kadar geçen bir kavramın, 10 ay gibi kısa bir sürede gerçekleştirilebileceğini ekledi.
Büyüyen organoidler, bu araştırma için 2012 yılında Nobel Ödülü'nü kazanan Japon araştırmacı Shinya Yamanaka tarafından geliştirilen, indüklenmiş pluripotent stem (iPS) hücreleri adı verilen hücrelerin kullanımını içerir. İPS hücre teknolojisi ile, bilim adamları teorik olarak, her tür olgun hücrede - cilt, kas, kemik, vb - geri dönüp, yakın bir embriyonik duruma getirebilirler. Oradan, hücreler, gerçek insan embriyonik hücrelerinin insan vücudunu oluşturan tüm hücre tiplerine geliştiği şekilde, çok sayıda hücre tipinin herhangi birisine gelişmeye ikna edilebilir.
Birkaç laboratuvarda mini beyinler büyüyor. Bunu gerçekleştirecek ilk araştırmacılar, 2013 yılında Avusturya'nın Viyana'daki Moleküler Biyoteknoloji Enstitüsü'nden Jüergen Knoblich ve Cambridge, İngiltere'de bulunan MRC Moleküler Biyoloji Laboratuarı'ndan Madeline Lancaster idi.
Bu araştırmacılar, yaklaşık üç ay içinde birkaç milimetre çapında küresel mini beyinleri büyüyebildiklerini ve bu organoidlerin, mikrosefali de dahil olmak üzere, bazı bebeklerde görülen eksik beyin büyümesi için, araştırmacıların dediği gibi, fetal beyin gelişimi için ideal olabileceğini söyledi. Zika virüsü ile bağlantılı olmak.
Hartung'un grubu, daha küçük mini beyinleri, yaklaşık 350 mikron (0.35 milimetre) boyunca büyütmek için farklı bir yaklaşım benimsedi, ancak yöntemlerinin daha kolay tekrarlanabilirlik, daha büyük çeşitlilikte beyin hücresi tipleri olduğunu ve daha az zaman aldığını söyler - sadece 10 hafta.
Diğer laboratuvarlarda yapılan el yapımı, özel yapım "lüks otomobillerin" aksine, karşılaştırmalı çalışmalar için ideal olan küçük ama özdeş olan "Mini Coopers" olarak tanımladı.
“Bu, farklı beyinleri karşılaştırmamıza ve farklı sürücüleri karşılaştırmamıza izin veriyor,” diyor Hartung, aynı beyin modellerinde gerçekleştirilebilecek farklı deneylere atıfta bulundu.
Hartung, laboratuarın mini beyinlerinin astrositler ve Schwann hücreleri gibi çeşitli glia hücrelerine (nöronları destekleyen) ve sinir uyarılarına izin veren yalıtkan miyelin kılıflarını oluşturan oligodendrositlere sahip olduğunu söyledi. İnsan beyni.
Mini-beyinlerin üç boyutlu yapısı ve nörotransmitterleri taşıma yeteneği - nöronlar arasındaki iletişimi sağlayan dopamin gibi kimyasal haberciler - beynin içinde uyuşturucu bağımlılığı ve bunun nasıl yapılacağını öğrenmek için basit ama nispeten gerçekçi bir platform sağlar. sorun giderilebilir.
Hartung, grubunun bunu bir fibroblast adı verilen bir yetişkin deri hücresiyle başlayarak, bu hücreleri, beyin ve sinir sisteminin tüm hücrelerine yol açan nöral kök hücrelerinin durumuna geri döndürerek ve ardından bunları bir 3D-top yapısı oluşturmak için hafifçe yuvarlanan, titreşimli ortam. Laboratuvar, her biri yaklaşık 20.000 hücre olan bu mini beyinlerden binlerce büyümüştür.
Şimdilik mini beyninde eksik olan ama gerçek bir beyinde bulunan Hartung, farklı bir kök hücre dizisinden gelen bağışıklık hücreleridir. Yakında bu tip hücreleri birleştirmeyi umduğunu söyledi. Hartung, 2016 sonunda laboratuvar deneyleri için çalışan bir mini beyninin olabileceğini söyledi ve bu da dünyanın herhangi bir laboratuarına gönderilebileceğini söyledi. [Laboratuarda Organları Oluşturmak İçin En İyi 3 Teknik]
Hartung, mini beyin modelinin olgunlaşmasından sonra, “hiç kimsenin, özellikle beyin araştırmaları için muazzam dezavantajlarla gelen hayvan modellerini kullanmak için bahanesi olmamalı” dedi. "Kemirgen modelleri yararlı olsa da, biz 150 lb. Fareler değiliz. Ve hücrelerin topları olmasa da, bu hücrelerden aldığımız kemirgenlerden çok daha iyi bilgi alabilirsiniz."
Hartung, kemirgen çalışmalarında umut verici görünen nörolojik emirler için terapötik ilaçların yüzde 95'inden fazlasının, türler arasındaki içsel beyin farklılıkları nedeniyle insanlarda başarısız olduğunu ekledi.
Mini beyin modeli, beyin bağımlılığını araştırmak için çok uygundur, çünkü bilim adamları ilaçların glia hücrelerini nasıl yok edebileceklerini araştırabilirler. Hartung, bu tür tahribatın nöronların ölümüne ve nöral dürtülerin daha kötü yollanmasına yol açtığını söyledi.
Hartung'un grubu, Zika virüsünün gelişen bir beyin üzerindeki etkisini incelemek için mini-beyin kullanma olasılığını araştırıyor.
Christopher Wanjek @wanjek'i sağlık ve bilim üzerine günlük tweet'lerle esprili bir şekilde takip edin. Wanjek, "Gıda Atölyesi" ve "Kötü Tıp" ın yazarıdır. Onun sütunu Kötü Tıp, Canlı Bilim'de düzenli olarak görünür.