Az osztrák Molekuláris Biotechnológiai Intézet és az Edinburghi Egyetem emberi genetikával foglalkozó részlege kutatói őssejtekből olyan kultúrákat hoztak létre, amelyek alkalmasak voltak úgynevezett agyi organoid struktúrák – vagy miniagyak – létrehozására. Ezek az agy számos területét magukban foglalták. Ez az első alkalom, hogy három dimenzióban sikerült “utánozni” az agyszövet kifejlődését, mini emberi agyakat növeszteni.
Az organoidokat felhasználva a tudósok képesek voltak létrehozni egy biológiai modellt arról, hogy miként alakul ki a mikrokefália, vagyis a kóros kisfejűség, ami előrevetítheti, hogy a jövőben hasonló technikával olyan rendellenességeket is modellezni lehet majd, mint a világszerte milliókat érintő autizmus és a skizofrénia.
A kutatásról külső szakértők úgy vélekedtek, hogy az eljárás jelentős eszköznek ígérkezik az agy legjelentősebb fejlődési rendellenességeinek megértésében, valamint a lehetséges kezelések tesztelésében.
Noha kezdetben csak egy viszonylag egyszerű szövet, az emberi agy gyorsan a természetben ismert legbonyolultabb struktúrává alakul. A tudósok azonban jórészt még mindig a sötétben tapogatóznak azt illetően, mindez hogyan történik. Ez teszi rendkívül nehézzé a rendellenességek kialakulásának megértését, ebből adódóan pedig azt is, hogy miként kezeljék az olyan gyakori betegségeket, mint a depresszió, a skizofrénia és az autizmus.
“Nem a méret a lényeg”
Jürgen Knoblich és Madeline Lancaster vezetésével a kutatók “tápanyagok” különleges koktéljával növesztették az őssejteket, így fokozták azok képességét arra, hogy összetett szervi struktúrákba rendeződjenek. Ezt követően neuroektodermnek nevezett szöveteket tenyésztettek. Ezek azok a sejtrétegek az embrióban, amelyből az agy összes része és az idegrendszer kifejlődik.
E szövetnek a darabkáit egy “vázba” (scaffoldba) ültették, ezt pedig egy bioreaktorba, vagyis egy olyan rendszerbe tették, amely oxigént és tápanyagokat cirkuláltat, hogy agyi organoidokká növessze a szöveteket. Egy hónap elteltével a darabkák primitív struktúrákká rendeződtek. Ezekben fejlődésben lévő agyterületeket, például a retinát, a plexus chorioideust és az agykérget lehetett felismerni.
Két hónap múltán az organoidok elérték maximum – hozzávetőleg 4 milliméteres – méretüket. Noha még így is nagyon kicsik voltak és távol álltak attól, hogy akár még csak hasonlítsanak is egy teljesen kifejlett emberi agy kifinomult struktúrájára, mégis tartalmaztak “tüzelő” neuronokat és különféle idegszöveteket. “Ez az az eset, amikor nem a méret a lényeg” – jegyezte meg Jürgen Knoblich.
“Rendszerünk nem az agy egészének kifejlesztésére optimalizált, egyáltalán nem is ez volt a szándékunk. Legfőbb célunk volt elemezni az emberi agy(szövet) fejlődését, valamint létrehozni egy olyan modellt, amely alkalmas az állatoknál használt rendszerekből nyert ismereteknek az emberre való átültetésére” – magyarázta.
Az osztrák és a skót kutatócsoport is hangsúlyozta, hogy még nagyon messze vannak egy teljes egészében működő emberi agy laboratóriumi növesztésétől.
