Новое исследование демонстрирует "мини-мозги", которые могут ускорить разработку лечения болезни Альцгеймера

С использованием инновационного нового метода исследователь из Университета Саскачевана (USask) создает миниатюрные псевдоорганы из стволовых клеток для диагностики и лечения болезни Альцгеймера.

Когда доктор Тайлер Венцель (Ph.D.) впервые придумал идею создания миниатюрного мозга из стволовых клеток, он и представить не мог, насколько успешно будут работать его творения. Теперь "мини-мозг" Венцеля может революционизировать способы диагностики и лечения болезни Альцгеймера и других заболеваний мозга.

"Ни в самых смелых мечтах мы не думали, что наша сумасшедшая идея сработает", — сказал он. "Эти [мини-мозги] могут быть использованы как диагностический инструмент, созданный из крови".

Венцель, постдокторант в кафедре психиатрии медицинского колледжа, разработал идею "мини-мозга" — или, более формально, уникальной модели церебрального органоида — под руководством доктора Даррелла Муссо (Ph.D.).

Человеческие стволовые клетки могут быть манипулированы для превращения практически в любую другую клетку организма. Используя стволовые клетки, взятые из человеческой крови, Венцель смог создать миниатюрный искусственный орган — размером около трех миллиметров, визуально напоминающий кусочек жевательной резинки, который кто-то пытался снова разгладить.

Эти "мини-мозги" создаются путем создания стволовых клеток из образца крови, а затем преобразования этих стволовых клеток в функционирующие клетки мозга. Использование небольших синтетических органоидов для исследований не является новой концепцией, но "мини-мозги", разработанные в лаборатории Венцеля, уникальны. Как изложено в статье Венцеля в журнале Frontiers of Cellular Neuroscience, мозги из его лаборатории состоят из четырех различных типов клеток мозга, в то время как большинство мозговых органоидов состоят только из нейронов.

В тестировании "мини-мозги" Венцеля более точно отражают взрослый человеческий мозг, что позволяет более детально изучать неврологические состояния взрослых пациентов, такие как болезнь Альцгеймера.

И для тех "мини-мозгов", созданных из стволовых клеток людей, страдающих болезнью Альцгеймера, Венцель определил, что искусственный орган демонстрирует патологию Альцгеймера — только в уменьшенном масштабе.

"Если стволовые клетки могут стать любой клеткой в человеческом теле, то вопрос встал: 'можем ли мы создать что-то, что напоминает целый орган?'", сказал Венцель. "Пока мы это разрабатывали, у меня возникла сумасшедшая идея, что если это действительно человеческие мозги, если у пациента есть заболевание, как болезнь Альцгеймера, и мы вырастим его 'мини-мозг', то, теоретически, этот маленький мозг будет иметь Альцгеймер".

Венцель отметил, что эта технология имеет потенциал изменить способы предоставления медицинских услуг людям с болезнью Альцгеймера, особенно в сельских и удаленных сообществах. Это новаторское исследование уже получило поддержку от Alzheimer Society of Canada.

Если Венцель и его коллеги смогут создать надежный способ диагностики и лечения неврологических заболеваний, таких как Альцгеймер, используя только небольшой образец крови — который имеет относительно долгий срок хранения и может быть отправлен курьером — вместо того, чтобы требовать от пациентов поездки в больницы или специализированные клиники, это может значительно сэкономить ресурсы здравоохранения и снизить нагрузку на пациентов.

"Теоретически, если этот инструмент работает так, как мы думаем, мы могли бы просто получить образец крови, отправленный из Ла-Лош или Ла-Ронж в университет и диагностировать вас таким образом", сказал он.

Начальные доказательства концепции "мини-мозгов" были чрезвычайно обнадеживающими — что означает, что следующим шагом для Венцеля является расширение тестирования на больший пул пациентов.

Исследователи также заинтересованы в расширении области исследований "мини-мозгов". По словам Венцеля, если они смогут подтвердить, что "мини-мозги" точно отражают другие заболевания мозга или неврологические состояния, их можно будет использовать для ускорения диагностики или тестирования эффективности лекарств на пациентах.

В качестве примера Венцель указал на значительные сроки ожидания приема к психиатру в Саскачеване. Если "мини-мозги" можно будет использовать для тестирования, какое антидепрессантное средство лучше всего подходит пациенту, страдающему депрессией, это может значительно сократить время, необходимое для посещения врача и получения рецепта.

"Мини-мозг" в чашке Петри — когда он создается из стволовых клеток людей с болезнью Альцгеймера, органоиды демонстрируют патологию Альцгеймера, только в меньшем масштабе. Авторство: USask/David Stobbe.

Бывший учитель естественных наук в старшей школе, который перешел в мир исследований и академической деятельности, Венцель сказал, что именно "суть исследований" — выдвинуть гипотезу и приблизиться к ее проверке в эксперименте — захватывает его в работе.

Потрясающий успех начальных "мини-мозгов" был настолько ошеломляющим, что Венцель признался, что до сих пор не может до конца осознать это.

"Я все еще в недоумении, но это также чрезвычайно мотивирует, что что-то подобное произошло", — сказал Венцель. "Это дает мне что-то, что, я думаю, повлияет на общество и будет иметь реальное значение и создавать изменения... это имеет сильный потенциал изменить ландшафт медицины".

Результаты работы подробно описаны в статье, опубликованной в журнале Frontiers in Cellular Neuroscience.