Британським дослідникам вдалося підтримати життя мозкових органоїдів, що є моделями нейродегенеративного захворювання, протягом восьми місяців, завдяки їх розрізанню на окремі скибки. Так вчені дізналися більше про молекулярні механізми розвитку аміотрофічного бічного склерозу з лобно-скроневою деменцією, а також вказали на потенційний препарат проти хвороби. Про відкриття написали в журналі Nature Neuroscience.
Мозковий органоїд. Andras Lakatos / University of Cambridge
Яка проблема з органоїдами?
Органоїди є спрощеними сферичними мініатюрними версіями органів, які широко використовуються в біомедичних дослідженнях як реалістичніша за звичайні культури клітин модель органів. Вчені вже вміють вирощувати багато таких моделей, наприклад, органоїди серця з камерою, що скорочуються, органоїди слізних залоз, що виділяють сльози, а також органоїди мозку, які мають подібність із мозком новонароджених або навіть неандертальців. Нещодавно вченим також вдалося змусити людські мозкові органоїди сформувати світлочутливі зачатки очей.
Мозкові органоїди, які утворені з клітин здорових людей, дають змогу краще зрозуміти процеси, що відбуваються з органом під час ембріонального розвитку. Тоді як органоїди, клітини яких походять від пацієнтів із певними нейродегенеративними захворюваннями, дозволяють вивчити механізми розвитку та потенційні препарати для лікування цих хвороб. Але прояви деяких хвороб можна помітити лише при досягненні клітинами певного етапу зрілості, яких важко досягти в органоїдах через обмежену можливість зростання та відносно коротку тривалість життя, зумовлені відсутністю кровоносних судин, які би постачали кисень та поживні речовини. Наприклад, органоїди мозку від пацієнтів із хворобою Паркінсона та хворобою Альцгеймера вдалося підтримувати лише протягом 30 та 84 днів відповідно, що не дає змогу простежити широкий спектр патології. Але у новій роботі вчені Кембридзького університету повідомили, що їм вдалося суттєво подовжити період життя таких органоїдів.
Як науковці подовжили життя органоїдам?
Деякі вчені працюють над тим, щоб забезпечити мозкові органоїди кровопостачанням для тривалішого життя, але цього разу підхід був іншим. Вчені припустили, що можна нарізати органоїди скибками. У такому разі рідина з поживними речовинами омиватиме більшу площу органоїда, і навіть клітини, що були у центрі сфери, отримають до них доступ.
Тож вчені взялися вирощувати органоїди з індукованих стовбурових клітин пацієнтів, що страждають на аміотрофічний бічний склероз із лобно-скроневою деменцією — нейродегенеративною хворобою, що наразі є смертельною і невиліковною. На 50-й день життя у пробірці вчені розрізали 99 органоїдів на 587 тонких скибок, які відтак помістили в поживне середовище для самостійного життя. У такому вигляді органоїди прожили аж 240 днів.
Що дало вченим розрізання органоїдів?
Досліди показали, що мікроархітектура скибок повністю відповідає проявам досліджуваної хвороби. Модель мозкових органоїдів дала змогу простежити ранній розвиток аміотрофічного бічного склерозу з лобно-скроневою деменцією. Вчені спостерігали наявність клітинного стресу, пошкодження ДНК та накопичення токсичних білків у клітинах астроглії та нейронів, що призводило до розладів їхньої функціональності та смерті. Однак покращити стан вдалося використанням препарату GSK2606414, який відновив роботу клітин, блокуючи сигнальний шлях, що призвів до порушення.
Автори вважають свої результати свідченням придатності органоїдів для тривалого вивчення нейродегенеративних захворювань, зокрема аміотрофічного бічного склерозу з лобно-скроневою деменцією, та розроблення ліків проти них.
Дізнатися більше про те, як та для чого вирощують органоїди, можна з нашого матеріалу «Мізки в чашці Петрі».