Organoidy mózgowe to struktury hodowli komórek 3D uzyskane in vitro, złożone z wielu typów komórek. Dzięki temu organoidy naśladują określone regiony mózgu na konkretnym etapie jego rozwoju. Dotychczasowe prace naukowe pozwoliły na odtworzenie w warunkach laboratoryjnych m.in. śródmózgowia, hipokampu, przysadki mózgowej, podwzgórza i móżdżku. Dlatego obecnie są najlepszym modelem do badania rozwoju mózgu i mechanizmów związanych z chorobami neurologicznymi.

Jakie są zalety organoidów?

Dostarczają unikalnych możliwości poprzez:

* odwzorowanie fizjologii ludzkiego mózgu – co ważne, zarówno w warunkach prawidłowego rozwoju, jak i dzięki modyfikacjom, w stanach chorobowych;

* możliwość prowadzenia hodowli długoterminowych – pozwala to na otrzymanie w hodowli dojrzałych neuronów, zróżnicowanych komórek glejowych, w tym oligodendrocytów;

* odwzorowanie struktury i organizacji – tworząc struktury 3D ze zróżnicowanych komórek, pozwalają na uzyskanie architektury naśladującej organizację tkanki mózgowej;

* badanie interakcji międzykomórkowych – zaś w bardziej zaawansowanych układach, wykorzystując fuzję specyficznych organoidów odwzorowujących różne regiony mózgu, badanie interakcji, komunikacji i wpływu pomiędzy nimi;

* modelowanie złożonych stanów chorobowych – są szczególnie przydatne do badania chorób związanych z rozwojem układu nerwowego i neurodegeneracyjnych, które wynikają z zaburzeń w procesach rozwojowych i interakcjach komórkowych.

Wyżej wymienione zalety organoidów dają im dużą przewagę nad konwencjonalnymi hodowlami komórkowymi.

W jakich badaniach wykorzystać organoidy mózgowe?

Zaliczamy do nich:

* badanie rozwoju ludzkiego mózgu – mogą być utrzymane w hodowlach trwających miesiące, a nawet lata, pozwalając na badania późniejszych etapów rozwoju mózgu, monitorowanie i analizę procesów rozwojowych;

* modelowanie chorób neurologicznych – mogą być generowane z komórek macierzystych pacjentów, co pozwala na badanie patologii specyficznych dla danego pacjenta, szczególnie pomocne są w badaniach: zaburzeń neurorozwojowych, np. zespołu Downa, chorób neurodegeneracyjnych, np. choroby Alzheimera i Parkinsona, guzów mózgu, np. glejaka wielopostaciowego, chorób zakaźnych OUN, np. wirusa Zika, chorób psychicznych, np. schizofrenii;

* badanie przesiewowe leków – wysoki poziom odwzorowania złożonych struktur nerwowych ogranicza ryzyko włączenia do dalszych badań substancji o fałszywie obiecującym potencjale;

* badanie wpływu toksyn – szczególnie wartościowe narzędzie do badań nad oceną skutków ekspozycji na toksyny w fazie prenatalnej;

* badania ewolucyjne mózgu – dzięki możliwości prześledzenia etapów rozwoju mózgu i porównania ich z przebiegiem u naczelnych mamy możliwość poznania gatunkowo specyficznych cech rozwojowych.

Możliwości badawcze oferowane przez organoidy są wszechstronne. Dla badaczy gotowych na wdrożenie tej metodologii do swoich prac oferują możliwość skupienia się na priorytetowych kierunkach współczesnej nauki.

Co dalej?

Przyszłość organoidów mózgowych wiąże się z dalszym rozwijaniem technik ich hodowli i modyfikacji, co pozwoli na tworzenie bardziej złożonych i wiernych modeli ludzkiego mózgu, w tym organoidów z zintegrowanym mikrokrążeniem i połączeniami między różnymi regionami mózgu (assembloidów). Oczekuje się, że będą one kluczowe w badaniach nad rozwojem mózgu, modelowaniu chorób neurologicznych i psychiatrycznych, odkrywaniu nowych terapii oraz testowaniu leków. Kombinacje stabilnych i przejściowych modyfikacji genetycznych otworzą nowe możliwości badania złożonych procesów rozwojowych i chorobowych. Wiedzę na temat organoidów mózgowych można poszerzyć, oglądając retransmisję webinaru z prof. Sandrą Acosta pt. „Brain organoids as models for neurological disorders and more”. Wystarczy zarejestrować się na stronie Fundacji Tygiel.