Voor de eerste keer was het mogelijk om miniatuur neurale structuren te laten groeien met hun eigen vasculaire netwerk - "mini-hersenen" voor onderzoek en implantatie van patiënten.
In 2013 ontwikkelden Oostenrijkse wetenschappers een methode om kleine driedimensionale structuren uit menselijke neuronen te laten groeien - de "organellen" van de hersenen voor biomedisch onderzoek. Nu zijn deze technologieën naar een hoger niveau getild, waardoor de organoïde zijn eigen vaatstelsel moet vormen en het zelfs nog dichter bij het echte brein brengt.
Dat melden Ben Waldau en zijn collega's van de University of California in Davis in een artikel in het tijdschrift NeuroReport. Volgens wetenschappers kunnen dergelijke organellen in de toekomst fungeren als implantaten om de verloren hersenfragmenten te vervangen. De aanwezigheid van het vasculaire netwerk maakt het mogelijk grotere structuren te laten groeien en langer "in vitro" te bewaren, en vergemakkelijkt ook hun toekomstige integratie in de levende hersenen.
Valdau en zijn co-auteurs verkregen neuronen van patiënten die een hersenoperatie ondergingen, en veranderden ze in geïnduceerde pluripotente stamcellen. Daarna werden ze gedwongen zich te ontwikkelen, zich te differentiëren in cellen - voorlopers van neuronen, evenals in cellen van het endotheel, dat de wanden vormt van de bloedvaten van de bloedsomloop en het lymfestelsel. Na 34 dagen afzonderlijk kweken werden beide cellen gecombineerd en in een gel-eiwitbasis geplaatst, waarna ze nog eens drie tot vijf weken werden gekweekt.
Een plak van een volwassen organoïde. De pijl geeft een vat aan dat diep in zijn structuur is gegroeid / Pham et al.
Gedurende deze tijd werd de organoïde uiteindelijk gevormd, veranderde in een "mini-brein" met alle noodzakelijke celtypen en doordrongen van een complex netwerk van bloedvaten. Volgens wetenschappers is de resulterende structuur qua complexiteit vergelijkbaar met de hersenen van een embryo in het tweede trimester van ontwikkeling, hoewel deze qua grootte ongeveer 3,5 millimeter is.
Daarnaast werden parallelle experimenten uitgevoerd, waarbij "halfrijpe" organellen uit cellen - voorlopers van neuronen en endotheel - niet in een eiwitgel werden gekweekt, maar in een levend organisme. Om dit te doen, werden ze chirurgisch geïmplanteerd in de hersenen van muizen. Twee weken later controleerden wetenschappers hun toestand en ontdekten dat ze ook waren gegroeid en een vaatstelsel hadden gevormd.
Sergey Vasiliev
Promotie video:
