Gennembruddet skyldes forskere fra UCLA og Stanford University som har vist, at tredimensionelle humane stamcelle-afledte organoider kan modnes på en måde, der påfaldende ligner menneskelig hjerneudvikling.

I undersøgelsen, der blev offentliggjort i Nature Neuroscience d. 22. februar, gennemførte seniorforskerne Dr. Daniel Geschwind fra UCLA og Dr. Sergiu Pasca fra Stanford University en omfattende genetisk analyse af organoider, der var blevet dyrket i op til 20 måneder i laboratoriet. De fandt ud af, at disse 3D-organoider følger et internt ur, der styrer deres modning synkroniseret med tidslinjen for menneskelig udvikling.

“Denne opdagelse er et kæmpe løft for forskningsområdet. Vi har vist, at disse hjerneorganoider for det meste vil modnes og eftergøre mange aspekter af normal menneskelig udvikling – hvilket gør dem til en god model til undersøgelse af menneskers sygdom – men i en petriskål” siger dr. Geschwind, MD, ph.d. og professor i human genetik ved David Geffen School of Medicine ved UCLA.

Menneskelige hjerneorganoider udvikles ved hjælp af inducerede pluripotente stamceller, også kendt som iPS-celler, som er afledt af hud eller blodlegemer, der er blevet omprogrammeret til en fostertilstand, der gør det muligt for forskere at skabe enhver celletype.

Disse iPS-celler udsættes derefter for en specialiseret blanding af kemikalier, der får dem til udvikle celler fra et bestemt område af hjernen. Med tiden og de rette forhold organiserer cellerne sig for at skabe 3D-strukturer, der kopierer flere aspekter af menneskelig hjerneudvikling.

Humane stamcelle-afledte organoider har potentialet til at revolutionere den medicinske forskning ved at give forskere hidtil uset indsigt i, hvordan komplekse organer – herunder hjernen – udvikler sig og reagerer på sygdom.

Nytten af ​​disse modeller er blevet forhindret på grund af den udbredte overbevisning, at de celler, der udgør disse organoider, forbliver i en udviklingstilstand, der svarer til de celler, der ses under fosterudvikling. De nye resultater viser nu, at cellerne reelt kan fortsætte med at vokse, til de når en modenhed, der gør det muligt for forskere bedre at undersøge sygdomme hos voksne.

“Vi viser, at disse 3D-hjerneorganoider følger et internt ur og udvikles i et laboratoriemiljø parallelt med, hvad der sker inde i en levende organisme,” siger én af forfatterne bag opdagelsen, ph.d., post doc. Aaron Gordon fra UCLA. “Det er et bemærkelsesværdigt fund − vi viser, at de når modenhed efter omkring 280 dage i vækstkultur, hvilket svarer til tilstanden hos en nyfødt, og derefter begynder de at modellere aspekter af spædbarnets hjerne – herunder kendte fysiologiske ændringer i signalering af neurotransmittere*.”

*= signalmolekyle knyttet til nervesystemet.