En minihjerne dyrket i laboratoriet fra stamceller har spontant udviklet rudimentære øjenstrukturer, har videnskabsmænd rapporteret.
Små menneskelige hjerneorganoider dyrket i skåle viste væksten af to bilateralt symmetriske optiske kopper, hvilket afspejler udviklingen af øjenstrukturer i menneskelige embryoner. Dette utrolige resultat kan hjælpe os til bedre at forstå processen med øjendifferentiering og udvikling, såvel som øjensygdomme.
"Vores arbejde fremhæver hjerneorganoiders bemærkelsesværdige evne til at generere primitive sensoriske strukturer, der er følsomme over for lys og indeholder celletyper, der ligner dem, der findes i kroppen," sagde neuroforsker Jay Gopalakrishnan fra universitetshospitalet Düsseldorf i Tyskland. "Disse organoider kan hjælpe med at studere hjerne-øje-interaktioner under embryonal udvikling, modellere medfødte nethindelidelser og generere patientspecifikke retinale celletyper til personlig lægemiddeltestning og transplantationsterapi."
Hjerneorganoider er ikke rigtige hjerner, som du måske forestiller dig. Disse er små tredimensionelle strukturer, der er dyrket fra inducerede pluripotente stamceller - celler opnået fra voksne og transformeret til stamceller, der har potentialet til at vokse ind i mange forskellige typer væv.
I dette tilfælde kan disse stamceller vokse til klumper af hjernevæv, der ikke har noget, der ligner tanker, følelser eller bevidsthed. Sådanne "mini-hjerner" bruges til forskningsformål, hvor brugen af en rigtig levende hjerne ville være umulig eller i det mindste etisk vanskelig - for eksempel til at teste reaktionen på lægemidler eller til at observere udviklingen af celler under visse ugunstige forhold. Denne gang planlagde Gopalakrishnan og hans kolleger at observere øjenudvikling.
I tidligere undersøgelser har andre forskere brugt embryonale stamceller til at dyrke optiske kopper, strukturer, der bliver næsten hele øjet under embryonal udvikling. Andre undersøgelser har udviklet optiske kop-lignende strukturer fra inducerede pluripotente stamceller.
I stedet for at dyrke disse strukturer direkte, ønskede Gopalakrishnans team at se, om de kunne dyrkes som en integreret del af hjernens organoider. Dette ville give os mulighed for at se, hvordan disse to typer væv kan vokse sammen, snarere end blot at vokse optiske strukturer i isolation.
Tidligere arbejde med organoid udvikling havde vist tilstedeværelsen af retinale celler, men de havde ikke udviklet optiske strukturer, så holdet ændrede deres protokoller. De forsøgte ikke at fremtvinge udviklingen af rene neuronale celler i de tidlige stadier af neuronal differentiering og tilsatte retinolacetat til dyrkningsmediet som en hjælp til øjenudvikling.
Deres omhyggeligt vedligeholdte babyhjerner havde allerede dannet optiske kopper på dag 30 i udviklingen, og strukturerne var tydeligt synlige på dag 50. Dette er i overensstemmelse med tidspunktet for øjenudvikling i et menneskeligt embryo, hvilket betyder, at disse organoider kan være nyttige til at studere forviklingerne af denne proces.
Der er andre konsekvenser. De optiske kopper indeholdt forskellige typer retinale celler, organiseret i lys-responsive neurale netværk og indeholdt endda linse- og hornhindevæv. Endelig demonstrerede strukturerne nethindens forbindelse med områder af hjernevæv.
Af de 314 hjerneorganoider, som holdet voksede, udviklede 73% optiske kopper. Holdet håber at udvikle strategier til at holde disse strukturer levedygtige i længere perioder for mere dybdegående forskning med et stort potentiale, siger forskerne.
"Hjerneorganoider, der indeholder optiske vesikler, der viser højt specialiserede neuronale celletyper, kan udvikles, hvilket åbner vejen for skabelsen af personlige organoider og retinale pigmentepitelplader til transplantation," skriver de i deres papir. "Vi mener, at [disse er] næste generations organoider, der hjælper med at modellere retinopatier som følge af tidlige neuroudviklingsforstyrrelser."
Du kan hjælpe Ukraine med at kæmpe mod de russiske angribere. Den bedste måde at gøre dette på er at donere midler til Ukraines væbnede styrker gennem Red livet eller via den officielle side NBU.
Læs også: