Разработка мини-мозгов для инновационных и индивидуальных исследований мозга

Нейробиолог Наэль Назиф Кассур превращает клетки кожи или крови в клетки мозга. Это удивительный «волшебный трюк», благодаря исследованию, за которое японец Яманака получил Нобелевскую премию в 2012 году. Мой дворец помещает культивированные клетки мозга в небольшие контейнеры, где они вступают в контакт друг с другом. Это создает сеть связанных между собой клеток мозга, излучающих электрические сигналы. Также как клетки мозга в нашей голове. Таким образом, вы, я, каждый может создать личную сеть мозга в контейнере. На основе определенных клеток кожи или крови.

Мозг с основным ритмом

Интересно то, что через некоторое время пересаженные клетки мозга начинают подавать сигналы по определенному шаблону. Создается своего рода базовая электрическая перкуссия, по которой выключатели могут постучать ползунком по дну посадочных лотков. Этот основной ритм одинаков для всех, у кого есть здоровые клетки мозга, как показали Касри и его коллеги в статье, опубликованной в Stem Cell Reports. происходят ли клетки от мужчин, женщин, подростков и пожилых людей; «Всегда создается один и тот же базовый шаблон», — говорит Касри. «Это означает, что у нас есть очень мощная система, с помощью которой мы можем надежно изучать мозговую активность людей в лотках с культурой».

перекошенные узоры

Кстати, не только от здоровых людей. Он также может определять базальный ритм у людей с неврологическими проблемами или нарушениями развития. Потому что трансплантированные клетки мозга людей с заболеванием мозга также демонстрируют основной ритм. Но тогда основной ритм отклоняется от «нормального» основного ритма. В зависимости от неврологической проблемы в «маленьком мозге» возникают другие основные ритмы. Например, люди с MELAS (митохондриальная энцефаломиопатия, лактат-ацидоз и инсульт) демонстрируют ту же патологическую картину, которая характеризует их состояние. Люди с синдромом Колина де Фриза имеют несколько иной характерный паттерн. То, что клетки мозга показывают в лотках, кое-что говорит о биологических процессах, происходящих в клетках человеческого мозга.

заикающиеся синапсы

Преимущество этого личного мини-мозга в том, что в нем намного проще искать. В сотрудничестве с Хондрионом Касри сделал это для людей с MELAS, одним из наиболее распространенных митохондриальных заболеваний, при котором синапсы работают хуже. Митохондрии — это электростанции клетки. Если они не функционируют должным образом, у тела остается меньше энергии для выполнения действий. Синапсы — это точки соединения между нейронами. Если синапсы не работают, связь между клетками мозга нарушается.

Метод проверки лекарств

Касри: «Chondrion исследует соникроманол как потенциальное лекарство против MELAS. Мы добавили этот препарат к трем культивированным малым мозгам трех разных пациентов. В другой статье в Stem Cell Reports мы пишем, что у двух из трех мы наблюдали улучшение связи в сеть мозга. Процессы также улучшены. основной молекулярный и преобразует искаженный основной ритм в здоровую «нормальную» форму. Таким образом, можно будет идентифицировать людей, которым это лекарство приносит пользу. Часто только часть пациентов может хорошо справляются с препаратом. Если можно заранее определить, кто они такие, то это очень важно ».

Решайте головоломки

Мини-мозг также хорошо подходит для лучшего понимания механизмов основного заболевания. В конце концов, сети клеток мозга в лотках состоят из того же генетического материала (ДНК), что и кожа или клетки крови отдельного пациента. Названный в честь исследователей из Radboudumc, известно, что причиной людей с синдромом Коллина де Фриза является отсутствие гена KANSL1 или мутации в этом гене. Но неизвестно, как это генетическое разнообразие приводит, среди прочего, к интеллектуальной инвалидности от легкой до умеренной. Эта загадка наконец прояснилась благодаря исследованиям, опубликованным Касри в «Аутофагии» с Кэтрин Линда, Дэвидом Калленом, Бертом де Фризом и другими коллегами.

золото золото

Исследователи показали, что ген KANSL1 играет важную роль в аутофагии. Это процесс, при котором клетка расщепляет белки и использует оставшиеся части для создания новых белков. Если KANSL1 отсутствует или не работает должным образом, очень мало будет переработано и использовано повторно. Это приводит к тому, что в клетках мозга накапливается все больше и больше отходов, что приводит к их неправильной работе или смерти. Это неудобно, потому что люди не создают новых нейронов в течение своей жизни. золото Золото.

Исследование потенциального лекарства

«Большая часть повреждений клеток мозга у людей с синдромом Колина де Фриза вызвана оксидантами», — говорит Касри. Мы можем значительно уменьшить этот ущерб нашему миниатюрному мозгу с помощью антиоксидантов. Это важная отправная точка для дальнейших исследований и, возможно, долгосрочного лечения. Кроме того, мы считаем, что аутофагия может играть роль в дальнейших нарушениях развития и умственной отсталости. Несколько других генов, наряду с KANSL1, ответственны за этот процесс рециркуляции в клетках мозга. Если они не работают должным образом, они могут вызвать аналогичные проблемы.

Биологические близнецы?

Недавно опубликованные статьи иллюстрируют захватывающие перспективы мини-мозга для новых и инновационных исследований мозга. В некотором смысле крошечные мозги и двумерные и трехмерные культивируемые биологические модели являются своего рода биологическими близнецами, отслеживающими цифровых близнецов в компьютерном мире. Там компьютерная модель или виртуальная копия (цифровой двойник) действует как копия физического объекта или процесса. Такого цифрового двойника можно легко вычислить и изменить, так что быстро появляются новые идеи, которые можно проверить в «реальной жизни». Может быть, миниатюрные органы, органы на чипах и органические предметы превратятся в биологически полезные копии, которые еще больше способствуют развитию индивидуальной медицины. Тот факт, что ZonMw выделила 4 миллиона евро на проект BRAINMODEL, инициатором которого был Наэль Назиф Касри, подтверждает его потенциал.