Vedcom sa podarilo niečo neuveriteľné. V laboratóriu vypestovali mozog, ktorý dokáže ovládať svaly

Organoidy sú predchodcovia skutočných orgánov. Sú to zjednodušené orgány vypestované v laboratórnych podmienkach a vedcom majú slúžiť na to, aby dokázali bližšie preskúmať fungovanie tkanív, ich ochorenia a vplyv rôznych liečebných metód. Tento trend začal ešte v roku 2010 a od tých čias sa podarilo úspešne vypestovať už niekoľko organoidov. Najnovším z nich je mozog, ktorý dokáže ovládať svalové tkanivá.

Pripojenie k mieche a svalom

Zásluhy za tento objav si na účet môžu pripísať vedci z Cambridgeu. Vďaka nim je organoid nielen funkčný, ale dokonca sa aj samostatne pripojil k milimeter dlhej mieche, ktorá bola v miske spolu s organoidom a svalovými tkanivami odobratými z embrya myši. Vďaka tomu bude možné lepšie preskúmať rôzne neurologické poruchy, ktoré majú vplyv na motorické schopnosti jedinca, ale aj ochorenia, ako napríklad epilepsia či schizofrénia.

When we watched the muscle we could see spontaneous contractions, but we could also evoke contractions by stimulating only the organoid. Plus, these contractions depended on the connection, because severing the innervating tracts abolished the contractions. 10/11 pic.twitter.com/ScLECjwVx9

— Madeline Lancaster (@MinibrainLab) March 20, 2019

Kontrakcia svalov

Samozrejme, mozog nemá veľkosť bežného ľudského mozgu, je to zhluk buniek nie väčší ako šošovica. Aj tak drobný organoid však dokázal vytvoriť prepojenia pripomínajúce úponky, ktorými sa prichytil k mieche a následne vysielal elektrické impulzy, ktorými ovládal svalové vlákna. Tie prinútil ku kontrakcii, teda stiahnutiu. Po kontrakcii nasleduje uvoľnenie svalových vlákien a vďaka tomuto cyklu je človek schopný pohybu.

Mini mozgy

Toto nie je prvýkrát, kedy vedci vypestovali v laboratóriu organoid vo forme mozgu, tento je však zatiaľ najlepší z nich a najviac sa priblížil k fungovaniu centrálnej nervovej sústavy. Madeline Lancaster, ktorá na tomto projekte spolupracuje sa vyjadrila, že o organoidoch vedci nepremýšľajú len ako o zhlukoch buniek, ale ako o mini mozgoch, ktoré majú istý potenciál.

Kmeňové bunky

Ako sa im podarilo dosiahnuť takýto pokrok? Na vytvorenie nového organoidu použili vedci kmeňové bunky človeka, vďaka čomu je nový organoid sofistikovanejší, ako tie predošlé. Štruktúrou a usporiadaním neurónov je možné tento organoid prirovnať k mozgu plodu v 12. až 16. týždni tehotenstva. Zatiaľ však nejde o organoid, ktorý by bol schopný myslenia či cítenia, na to je stále príliš primitívny.

And finally, we figured if some of the external tracts are "searching" for a target, let's give them one. We placed explants of mouse spinal cord + adjacent muscle next to the human organoids, and amazingly they innervated the spinal cord! 9/11 pic.twitter.com/PM81t2CnLP

— Madeline Lancaster (@MinibrainLab) March 20, 2019

Problém s vyživovaním

Kým plne vyvinutý ľudský mozog je tvorený miliardami neurónov, v prípade organoidu je to len niekoľko miliónov, podobne, ako je to v prípade švábov či drobných rýb zebričiek. Doteraz sa vedcom nepodarilo dosiahnuť, aby organoid ostal nažive, problémom totiž bolo jeho vyživovanie. Po čase, keď organoid dosiahol isté rozmery, jednoducho sa prestal vyvíjať a odumrel. Aby vedci zabezpečili dostatočnú výživu, narezali organoid na pol milimetra hrubé plátky, ktoré umiestnili na membránu a uložili na povrch vyživovacieho roztoku. Takto sa mohol organoid ďalej rozvíjať a v špeciálnych podmienkach vydržal nažive rok.

Svoj objav vedci publikovali v časopise Nature Neuroscience a aj keď ide o značný úspech, ešte stále ich čaká neľahká cesta vpred.

Pozri aj:

Ruskí vedci zostrojili prvý „stroj času“. Stáva sa sci-fi realitou?

theguardian, nature