Mô não người trong phòng thí nghiệm hoạt động trong

Những đốm màu nhỏ mô não người được nuôi trong phòng thí nghiệm chỉ là những đốm nhỏ, mỗi mảnh có đường kính vài mm. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford đã tạo ra chúng bằng cách nuôi cấy các tế bào gốc của con người thành các khối mô ba chiều. Được gọi là các organoids của não, những cấu trúc đơn giản này chứa một số tế bào và đặc tính của não người thật, cung cấp cái nhìn sâu sắc về các tình trạng phát triển và thần kinh.

Nhưng chúng gần như không phức tạp như thật, vì vậy để tăng cường tính hiện thực của chúng, các nhà nghiên cứu ở những nơi khác đã thử cấy các chất hữu cơ của con người vào não của động vật gặm nhấm. Trong các thí nghiệm trước đây, những tế bào đó không thể tích hợp vào não động vật. Lần này, nó đã hoạt động: Các organoids hình thành kết nối với các mạch não của chính động vật, một dấu hiệu cho thấy các bó tế bào này có thể phát triển các tính năng phức tạp hơn.

Nhóm nghiên cứu tại Stanford đã cấy các cụm tế bào người này vào vỏ não của chuột mới sinh – khu vực xử lý thông tin cảm giác, chẳng hạn như xúc giác, từ khắp cơ thể. Trong vài tháng, các organoids phát triển để chiếm khoảng một phần ba bán cầu não chuột. Nghiên cứu đã được xuất bản ngày hôm nay trên tạp chí Thiên nhiên. H. Isaac Chen, trợ lý giáo sư phẫu thuật thần kinh tại Đại học Pennsylvania, người không tham gia nghiên cứu cho biết: “Điều này chắc chắn thúc đẩy những gì các organoids có thể làm về khả năng tích hợp chức năng của chúng vào não.

Chen và những người khác trước đây đã thử các thí nghiệm tương tự ở loài gặm nhấm trưởng thành, nhưng những organoids được cấy ghép đó không trưởng thành thành công. Trong nỗ lực mới nhất, các nhà khoa học Stanford đã cấy ghép các organoids trong giai đoạn phát triển sớm, khi các mạch tế bào thần kinh của chuột non chưa được hình thành đầy đủ. Bộ não của người trưởng thành ít nhựa hơn nhiều, có nghĩa là nó không thể thay đổi và hình thành các kết nối mới một cách dễ dàng. Sergiu Pasca, giáo sư tâm thần học và khoa học hành vi tại Stanford và là tác giả tương ứng của nghiên cứu cho biết: “Hệ thống thần kinh có cách ngăn chặn sự phát triển, cho biết trong một cuộc họp báo trước khi xuất bản bài báo. “Chúng tôi đã đi vào và chúng tôi cấy ghép trước khi khả năng hình thành kết nối của các tế bào ngừng lại.”

Khác với các nghiên cứu trước đó, Pasca và các đồng nghiệp của ông phát hiện ra rằng các tế bào thần kinh được cấy ghép của con người đã phát triển các sợi thần kinh kéo dài vào mô não chuột và hình thành các điểm nối gọi là khớp thần kinh giữa các tế bào thần kinh của chuột. Những kết nối này không tồn tại trong các organoids của não được nuôi trong đĩa, một hạn chế lớn đã khiến các nhà khoa học phải cấy ghép orgaonids vào động vật sống.

Paola Arlotta, giáo sư về tế bào gốc và sinh học tái tạo tại Đại học Harvard, cho biết: “Chúng tôi biết rằng não phát triển và hoạt động bằng cách tiếp nhận hoạt động, từ mạng lưới nội sinh hoặc từ thế giới bên ngoài thông qua kích thích cảm giác của mô”. tham gia vào nghiên cứu Stanford. Trong một bộ não thực sự, kích thích cảm giác là rất quan trọng để hình thành các đường dẫn thần kinh và thúc đẩy sự phát triển bình thường.

Các organoit không chỉ phát triển và tích hợp với mô mà còn tiết lộ những đặc điểm trước đây chưa từng thấy ở các organoit được nuôi trong đĩa. Các nhà nghiên cứu Stanford đã nuôi cấy một số chất hữu cơ của họ từ các tế bào lấy từ những bệnh nhân mắc hội chứng Timothy, một căn bệnh di truyền nghiêm trọng thường gây ra tình trạng chậm phát triển thần kinh giống như ở bệnh tự kỷ. Khi được cấy vào chuột, các organoit đã phát triển các đuôi gai bất thường — các nhánh giống như cây kéo dài từ các tế bào thần kinh và cho phép chúng giao tiếp với các tế bào khác. Những khiếm khuyết này đã không được nhìn thấy trong các thí nghiệm organoid trước đó mà không có động vật.