Przełom: Udane wyhodowanie miniaturowych ludzkich mózgów

Amerykańscy naukowcy dokonali właśnie przełomu, tworząc „mini mózgi” zawierające w pełni funkcjonalne obszary mózgu ludzkiego, co pozwoliło na symulację niemal całej aktywności neuronalnej.

Udane opracowanie „mini mózgów” to wielki krok naprzód we współczesnej inżynierii biomedycznej i neuronauce – zdjęcie: AI

W publikacji w czasopiśmie „Advanced Science” zespół badawczy z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa (USA) stwierdził, że te skupiska komórek nerwowych wykazują taki sam poziom aktywności, jak 40-dniowy ludzki płód. Otwiera to nowe perspektywy w leczeniu chorób neurologicznych, takich jak choroba Parkinsona i Alzheimera.

„Sztuczne mózgi” są coraz bliżej rzeczywistości

Te skupiska komórek, zwane organoidami ludzkiego mózgu, są hodowane z pluripotentnych komórek macierzystych, które mają zdolność różnicowania się w różne obszary mózgu. Nie są świadome, ale mogą wykonywać podstawowe funkcje, takie jak pamięć i uczenie się.

W ostatnich latach, dzięki rozwojowi technologii 3D, organoidy te potrafią nie tylko wykazywać aktywność bioelektryczną, ale także kontrolować proste roboty, a nawet „grać” w proste gry wideo, takie jak Pong, co kiedyś uważano za cud w dziedzinie neurobiologii.

Jednak do tej pory większość stworzonych organoidów symulowała jedynie określony obszar mózgu, taki jak kora mózgowa, śródmózgowie czy móżdżek, nie odtwarzając sposobu, w jaki obszary mózgu koordynują czynności w rzeczywistości. Jeśli chcemy badać zaburzenia neurorozwojowe lub psychiatryczne, nauka potrzebuje modelu, który odzwierciedlałby cały ludzki mózg w działaniu.

Według badaczki Annie Kathurii, nie możemy prosić osoby o pozwolenie na zbadanie jej mózgu w celu zbadania autyzmu. Jednak modele organoidów całego mózgu mogą pozwolić nam na bezpośrednie monitorowanie procesu chorobowego, a tym samym testowanie skuteczności leczenia, a nawet personalizację schematów leczenia.

Po latach eksperymentów zespół Kathurii jako jeden z pierwszych na świecie opracował wieloobszarowe organoidy mózgowe (MRBO). Najpierw wyhodowali neurony z różnych obszarów ludzkiego mózgu wraz z leżącymi pod nimi naczyniami krwionośnymi w oddzielnych naczyniach hodowlanych. Następnie obszary te połączono za pomocą białka „bio-superkleju”, które umożliwia tkankom łączenie się i interakcję ze sobą.

W rezultacie obszary mózgu zaczęły wytwarzać zsynchronizowaną aktywność elektryczną, tworząc zunifikowaną sieć. Co ciekawe, zespół badawczy odnotował również początkowe pojawienie się bariery krew-mózg. Jest to warstwa komórek otaczająca mózg, która pomaga kontrolować substancje przedostające się do mózgu.

Nowe możliwości w leczeniu chorób neurologicznych

Choć znacznie mniejszy niż prawdziwy ludzki mózg, każdy MRBO zawiera zaledwie 6-7 milionów neuronów, w porównaniu z dziesiątkami miliardów u osoby dorosłej. Jednak biorąc pod uwagę, że około 80% komórek jest charakterystycznych dla wczesnego rozwoju płodowego, modele te oferują niespotykane dotąd możliwości analityczne.

Zespół z Johns Hopkins twierdzi, że MRBO może być wykorzystywane do testowania leków na modelach ludzkich, a nie zwierzęcych. Obecnie 85-90% leków nie przechodzi badań klinicznych fazy I, a w przypadku leków stosowanych w leczeniu chorób neurologicznych wskaźnik ten sięga nawet 96%, głównie dlatego, że badania przedkliniczne w dużej mierze opierają się na myszach lub innych modelach zwierzęcych.

Przejście na testy MRBO może przyspieszyć postępy i zwiększyć wskaźniki sukcesu.

„Choroba Alzheimera, autyzm i schizofrenia wpływają na cały mózg, a nie tylko na jeden jego obszar. Jeśli zrozumiemy, co dzieje się we wczesnych stadiach rozwoju mózgu, możemy znaleźć zupełnie nowe cele terapeutyczne” – powiedziała badaczka Annie Kathuria.

Eksperci twierdzą, że badania te stanowią ogromny krok naprzód we współczesnej inżynierii biomedycznej i neuronauce. Od złożonych modeli organoidów naukowcy mogą przejść do etapu spersonalizowanej diagnozy i leczenia, gdzie każdy pacjent ma zbudowany własny model mózgu, aby precyzyjnie testować działanie leków.

Ponadto przyszły potencjał obejmuje interfejsy mózg-komputer, a nawet nowy kierunek rozwoju sztucznej inteligencji opartej na biologicznych organoidach.

Powrót do tematu

MINH HAI

Źródło: https://tuoitre.vn/dot-pha-nuoi-cay-thanh-cong-nao-nguoi-thu-nho-20250729171444933.htm