Νέα μελέτη δείχνει «μίνι εγκεφάλους» που θα μπορούσαν να επιταχύνουν την ανάπτυξη θεραπειών για τη νόσο του Αλτσχάιμερ

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

Όταν ο Δρ Tyler Wenzel (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 Wenzel θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο διαγιγνώσκουμε και θεραπεύουμε το Alzheimer και άλλες εγκεφαλικές ασθένειες.

"Ποτέ στα πιο τρελά μας όνειρα δεν πιστεύαμε ότι η τρελή ιδέα μας θα λειτουργούσε", είπε. "Αυτοί οι [mini-εγκέφαλοι] μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως διαγνωστικό εργαλείο που δημιουργείται από αίμα."

Ο Wenzel, μεταδιδακτορικός υπότροφος στο Τμήμα Ψυχιατρικής του Κολλεγίου Ιατρικής, ανέπτυξε την ιδέα ενός «μίνι-εγκεφάλου» —ή, πιο επίσημα, ενός μοναδικού εγκεφαλικού οργανοειδούς μοντέλου— υπό τη διεύθυνση του Dr. Darrell Musso, Ph. Δ.

Τα ανθρώπινα βλαστοκύτταρα μπορούν να χειραγωγηθούν ώστε να γίνουν σχεδόν οποιοδήποτε άλλο κύτταρο στο σώμα. Χρησιμοποιώντας βλαστοκύτταρα που ελήφθησαν από ανθρώπινο αίμα, ο Wenzel κατάφερε να δημιουργήσει ένα μικροσκοπικό τεχνητό όργανο - μεγέθους περίπου τριών χιλιοστών, που θυμίζει οπτικά ένα κομμάτι τσίχλας που κάποιος προσπάθησε να εξομαλύνει ξανά.

Αυτοί οι «μίνι-εγκέφαλοι» δημιουργούνται δημιουργώντας βλαστοκύτταρα από δείγμα αίματος και στη συνέχεια μετατρέποντας αυτά τα βλαστοκύτταρα 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 από το εργαστήριό του αποτελούνται από τέσσερις διαφορετικούς τύπους εγκεφαλικών κυττάρων, ενώ τα περισσότερα εγκεφαλικά οργανίδια αποτελούνται μόνο από νευρώνες.

Στις δοκιμές, οι "μίνι-εγκέφαλοι" του Wenzel αντικατοπτρίζουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τον εγκέφαλο του ενήλικα, επιτρέποντας πιο λεπτομερείς μελέτες νευρολογικών καταστάσεων σε ενήλικες ασθενείς, όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ.

Και για εκείνους τους «μίνι εγκεφάλους» που δημιουργήθηκαν από βλαστοκύτταρα ατόμων με νόσο Αλτσχάιμερ, ο Wenzel προσδιόρισε ότι το τεχνητό όργανο εμφανίζει παθολογία του Αλτσχάιμερ—απλά σε μικρότερη κλίμακα.

"Αν τα βλαστοκύτταρα μπορούν να γίνουν οποιοδήποτε κύτταρο στο ανθρώπινο σώμα, τότε το ερώτημα είναι: "Μπορούμε να δημιουργήσουμε κάτι που να μοιάζει με ένα ολόκληρο όργανο;" είπε ο Wenzel. «Ενώ το αναπτύσσαμε, είχα αυτή την τρελή ιδέα ότι αν αυτοί ήταν πραγματικά ανθρώπινοι εγκέφαλοι, εάν ένας ασθενής είχε μια ασθένεια όπως το Αλτσχάιμερ και του κάναμε 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 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 συνεργάτες του μπορούν να δημιουργήσουν έναν αξιόπιστο τρόπο διάγνωσης και θεραπείας νευρολογικών ασθενειών όπως το Αλτσχάιμερ χρησιμοποιώντας μόνο ένα μικρό δείγμα αίματος - το οποίο έχει σχετικά μεγάλη διάρκεια ζωής και μπορεί να σταλεί με κούριερ - αντί να απαιτεί από τους ασθενείς να ταξιδέψουν στο νοσοκομεία ή εξειδικευμένες κλινικές, αυτό μπορεί να εξοικονομήσει σημαντικά πόρους υγειονομικής περίθαλψης και να μειώσει την επιβάρυνση των ασθενών.

"Θεωρητικά, εάν αυτό το εργαλείο λειτουργεί όπως νομίζουμε, θα μπορούσαμε απλώς να λάβουμε ένα δείγμα αίματος από τη La Loche ή τη 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 μια μεγαλύτερη ομάδα ασθενών.

Οι ερευνητές ενδιαφέρονται επίσης να επεκτείνουν το εύρος της έρευνας "μίνι-εγκεφάλου". Εάν μπορέσουν να επιβεβαιώσουν ότι οι «μίνι-εγκέφαλοι» αντικατοπτρίζουν με ακρίβεια άλλες ασθένειες του εγκεφάλου ή νευρολογικές παθήσεις, είπε ο Wenzel, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την επιτάχυνση της διάγνωσης ή τον έλεγχο της αποτελεσματικότητας των φαρμάκων σε ασθενείς.

Ως παράδειγμα, ο Wenzel έδειξε τους μεγάλους χρόνους αναμονής για να δει έναν ψυχίατρο στο Saskatchewan. Εάν μπορούσε να χρησιμοποιηθεί "mini-brains" για τον έλεγχο του αντικαταθλιπτικού φαρμάκου που λειτουργεί καλύτερα για έναν ασθενή με κατάθλιψη, θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά τον χρόνο που χρειάζεται για να επισκεφθείτε έναν γιατρό και να λάβετε μια συνταγή.

"Μίνι εγκέφαλοι" σε ένα πιάτο Petri - όταν δημιουργούνται από βλαστοκύτταρα ατόμων με Αλτσχάιμερ, τα οργανοειδή εμφανίζουν παθολογία του Αλτσχάιμερ, μόνο σε μικρότερη κλίμακα. Πίστωση: USask/David Stobbe.

Ένας πρώην δάσκαλος επιστημών γυμνασίου που μετακόμισε στον κόσμο της έρευνας και του ακαδημαϊκού κόσμου, ο Wenzel είπε ότι είναι τα "βασικά στοιχεία της έρευνας" - το να κάνει μια υπόθεση και να πλησιάζει στη δοκιμή σε ένα πείραμα - που τον ενθουσιάζει με τη δουλειά του.

Η εκπληκτική επιτυχία του αρχικού "μίνι εγκεφάλου" ήταν τόσο εκπληκτική που ο Wenzel παραδέχτηκε ότι ακόμα δεν μπορεί να τυλίξει το κεφάλι του γύρω από αυτό.

"Είμαι ακόμα σε δυσπιστία, αλλά είναι επίσης απίστευτα κίνητρο που συνέβη κάτι τέτοιο", είπε ο Wenzel. "Αυτό μου δίνει κάτι που πιστεύω ότι θα επηρεάσει την κοινωνία και θα κάνει πραγματική διαφορά και θα δημιουργήσει αλλαγές... Έχει τη δυνατότητα να αλλάξει το τοπίο της ιατρικής."

Τα ευρήματα περιγράφονται λεπτομερώς σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Frontiers in Cellular Neuroscience.