Νέα μελέτη δείχνει ότι οι "μίνι εγκέφαλοι" θα μπορούσαν να επιταχύνουν την ανάπτυξη θεραπειών για τη νόσο του Alzheimer

Χρησιμοποιώντας μια νέα καινοτόμο μέθοδο, ένας ερευνητής του Πανεπιστημίου του Σασκάτσουαν (USask) δημιουργεί μικροσκοπικά ψευδο-όργανα από βλαστοκύτταρα για τη διάγνωση και τη θεραπεία της νόσου Αλτσχάιμερ.

Όταν ο Δρ. Τάιλερ Γουένζελ, Ph.D., σκέφτηκε για πρώτη φορά την ιδέα της δημιουργίας ενός μικροσκοπικού εγκεφάλου από βλαστοκύτταρα, δεν είχε ιδέα πόσο επιτυχημένες θα ήταν οι δημιουργίες του. Τώρα, ο «μίνι εγκέφαλος» του Γουένζελ θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο διαγιγνώσκουμε και θεραπεύουμε τη νόσο Αλτσχάιμερ και άλλες εγκεφαλικές παθήσεις.

«Ούτε στα πιο τρελά μας όνειρα δεν πιστεύαμε ότι η τρελή μας ιδέα θα λειτουργούσε», είπε. «Αυτοί [οι μίνι-εγκέφαλοι] θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως διαγνωστικό εργαλείο φτιαγμένο από αίμα».

Ο Wenzel, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Τμήμα Ψυχιατρικής του Κολλεγίου Ιατρικής, ανέπτυξε την ιδέα του «μίνι-εγκεφάλου» — ή, πιο επίσημα, ενός μοναδικού μοντέλου εγκεφαλικού οργανοειδούς — υπό την καθοδήγηση του Δρ. Darrell Musso, Ph.D.

Τα ανθρώπινα βλαστοκύτταρα μπορούν να τροποποιηθούν ώστε να γίνουν σχεδόν οποιοδήποτε άλλο κύτταρο στο σώμα. Χρησιμοποιώντας βλαστοκύτταρα που λαμβάνονται από ανθρώπινο αίμα, ο Wenzel κατάφερε να δημιουργήσει ένα μικροσκοπικό τεχνητό όργανο—μεγέθους περίπου τριών χιλιοστών, που οπτικά μοιάζει με ένα κομμάτι τσίχλας που κάποιος προσπάθησε να λειάνει ξανά.

Αυτοί οι «μίνι-εγκέφαλοι» δημιουργούνται δημιουργώντας βλαστοκύτταρα από ένα δείγμα αίματος και στη συνέχεια μετατρέποντάς τα σε λειτουργικά εγκεφαλικά κύτταρα. Η χρήση μικρών συνθετικών οργανοειδών για έρευνα δεν είναι μια νέα ιδέα, αλλά οι «μίνι-εγκέφαλοι» που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο του Wenzel είναι μοναδικοί. Όπως περιγράφεται στην εργασία του Wenzel στο περιοδικό Frontiers of Cellular Neuroscience, οι εγκέφαλοι στο εργαστήριό του αποτελούνται από τέσσερις διαφορετικούς τύπους εγκεφαλικών κυττάρων, ενώ τα περισσότερα οργανοειδή του εγκεφάλου αποτελούνται μόνο από νευρώνες.

Κατά τις δοκιμές, οι «μίνι-εγκέφαλοι» του Wenzel αντικατοπτρίζουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τους εγκεφάλους ενηλίκων ανθρώπων, επιτρέποντας πιο λεπτομερείς μελέτες νευρολογικών παθήσεων ενηλίκων, όπως η νόσος Αλτσχάιμερ.

Και για εκείνους τους «μίνι-εγκεφάλους» που δημιουργήθηκαν από βλαστοκύτταρα ατόμων με Αλτσχάιμερ, ο Wenzel διαπίστωσε ότι το τεχνητό όργανο παρουσίαζε παθολογία Αλτσχάιμερ — μόνο σε μικρότερη κλίμακα.

«Αν τα βλαστοκύτταρα μπορούν να γίνουν οποιοδήποτε κύτταρο στο ανθρώπινο σώμα, το ερώτημα ήταν: "Μπορούμε να δημιουργήσουμε κάτι που να μοιάζει με ένα ολόκληρο όργανο;"», είπε ο Wenzel. «Καθώς το αναπτύσσαμε αυτό, είχα αυτή την τρελή ιδέα ότι αν αυτοί ήταν στην πραγματικότητα ανθρώπινοι εγκέφαλοι, αν ένας ασθενής είχε μια ασθένεια όπως το Αλτσχάιμερ, και καλλιεργούσαμε έναν "μίνι εγκέφαλο", τότε, θεωρητικά, αυτός ο μικρός εγκέφαλος θα είχε Αλτσχάιμερ».

Ο Wenzel σημείωσε ότι αυτή η τεχνολογία έχει τη δυνατότητα να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο παρέχεται η υγειονομική περίθαλψη σε άτομα με νόσο Αλτσχάιμερ, ειδικά σε αγροτικές και απομακρυσμένες κοινότητες. Αυτή η πρωτοποριακή έρευνα έχει ήδη λάβει υποστήριξη από την Εταιρεία Αλτσχάιμερ του Καναδά.

Εάν ο Wenzel και οι συνάδελφοί του μπορέσουν να δημιουργήσουν έναν αξιόπιστο τρόπο διάγνωσης και θεραπείας νευρολογικών ασθενειών όπως η νόσος Αλτσχάιμερ χρησιμοποιώντας μόνο ένα μικρό δείγμα αίματος - το οποίο έχει σχετικά μεγάλη διάρκεια ζωής και μπορεί να αποσταλεί με courier - αντί να απαιτείται από τους ασθενείς να ταξιδεύουν σε νοσοκομεία ή εξειδικευμένες κλινικές, αυτό θα μπορούσε να εξοικονομήσει σημαντικά πόρους υγειονομικής περίθαλψης και να μειώσει το βάρος που επιβαρύνει τους ασθενείς.

«Θεωρητικά, αν αυτό το εργαλείο λειτουργεί όπως νομίζουμε, θα μπορούσαμε απλώς να στείλουμε ένα δείγμα αίματος από το La Loche ή το La Ronge στο πανεπιστήμιο και να σας διαγνώσουμε με αυτόν τον τρόπο», είπε.

Η αρχική απόδειξη της ιδέας για τους «μίνι-εγκεφάλους» ήταν εξαιρετικά ενθαρρυντική - που σημαίνει ότι το επόμενο βήμα για τον Wenzel είναι να επεκτείνει τις δοκιμές σε ένα μεγαλύτερο σύνολο ασθενών.

Οι ερευνητές ενδιαφέρονται επίσης να επεκτείνουν το πεδίο εφαρμογής της έρευνάς τους για τους μίνι εγκεφάλους. Εάν μπορέσουν να επιβεβαιώσουν ότι οι μίνι εγκέφαλοι αντικατοπτρίζουν με ακρίβεια άλλες εγκεφαλικές ασθένειες ή νευρολογικές παθήσεις, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την επιτάχυνση της διάγνωσης ή τη δοκιμή της αποτελεσματικότητας των φαρμάκων σε ασθενείς, δήλωσε ο Wenzel.

Για παράδειγμα, ο Wenzel επεσήμανε τους μεγάλους χρόνους αναμονής για να δει κανείς έναν ψυχίατρο στο Σασκάτσουαν. Εάν οι «μίνι-εγκέφαλοι» μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να ελεγχθεί ποιο αντικαταθλιπτικό φάρμακο λειτουργεί καλύτερα για έναν ασθενή με κατάθλιψη, θα μπορούσε να μειωθεί σημαντικά ο χρόνος που απαιτείται για να δει κανείς έναν γιατρό και να του δώσει συνταγή.

Ένας «μίνι-εγκέφαλος» σε τρυβλίο Petri - όταν δημιουργούνται από βλαστοκύτταρα από άτομα με Αλτσχάιμερ, τα οργανοειδή εμφανίζουν παθολογία Αλτσχάιμερ, μόνο σε μικρότερη κλίμακα. Πίστωση: USask/David Stobbe.

Ο Wenzel, πρώην καθηγητής φυσικών επιστημών σε λύκειο, που μεταπήδησε στον κόσμο της έρευνας και του ακαδημαϊκού χώρου, είπε ότι «η ουσία της έρευνας» - η διατύπωση μιας υπόθεσης και η προσέγγιση στη δοκιμή της σε ένα πείραμα - είναι αυτό που τον ενθουσιάζει στο έργο του.

Η εκπληκτική επιτυχία των αρχικών «μίνι-εγκεφάλων» ήταν τόσο εκπληκτική που ο Wenzel παραδέχτηκε ότι ακόμα δεν μπορεί να την κατανοήσει πλήρως.

«Ακόμα δεν το πιστεύω, αλλά είναι επίσης απίστευτα ενθαρρυντικό το γεγονός ότι συνέβη κάτι τέτοιο», είπε ο Wenzel. «Μου δίνει κάτι που πιστεύω ότι θα επηρεάσει την κοινωνία και θα κάνει πραγματική διαφορά και θα δημιουργήσει αλλαγή... έχει τη δυνατότητα να αλλάξει το τοπίο της ιατρικής».

Τα αποτελέσματα της εργασίας περιγράφονται λεπτομερώς σε άρθρο που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Frontiers in Cellular Neuroscience.