Vědci úspěšně zkonstruovali miniaturní mozkové struktury známé jako kortikální organoidy s fungující sítí krevních cév, která věrně napodobuje cévy ve vyvíjejícím se lidském mozku. Tento průlom řeší kritický problém s předchozími „minimozky“ vypěstovanými v laboratoři – jejich sklonem odumírat po několika měsících kvůli nedostatku živin. Nové organoidy vyvinuté Ethanem Winklerem a jeho týmem na Kalifornské univerzitě v San Franciscu demonstrují vaskulární systém s dutými centry (lumeny) srovnatelnými s přirozenými krevními cévami, což je významný krok k realističtějším a trvanlivějším modelům mozku.
Problém s minimozky
Mozkové organoidy, které byly poprvé vytvořeny v roce 2013, se staly cenným nástrojem pro studium neurologických onemocnění, jako je autismus, schizofrenie a demence. Jejich omezená životnost však bránila hlubšímu výzkumu. Mozky plné velikosti spoléhají na komplexní sítě krevních cév, aby dodávaly kyslík a živiny, zatímco organely dříve tuto životně důležitou infrastrukturu postrádaly. Buňky ve středu těchto struktur by bez řádného krevního oběhu rychle zemřely.
Nový přístup k vaskularizaci
Winklerův tým vyřešil tento problém pěstováním kortikálních organoidů (replikujících mozkovou kůru) spolu s organoidy jednotlivých krevních cév. Poté je integrovali, což umožnilo vaskulárním sítím, aby se rovnoměrně rozšířily po miniaturních mozcích během několika týdnů. Výsledné struktury vykazovaly pozoruhodné podobnosti se skutečným cévním systémem mozku, včetně dutých lumenů – což je detail, který v předchozích pokusech chyběl.
Proč je to důležité
Zlepšená vaskularizace nabízí několik výhod:
- Zvýšené přežití: Lepší dodávka živin by měla prodloužit životnost organoidů, což umožní dlouhodobý výzkum.
- Realistická simulace: Přítomnost funkčních krevních cév umožňuje přesnější reprodukci hematoencefalické bariéry, což je nezbytný ochranný mechanismus.
- Pokročilý výzkum: Tyto organoidy mohou urychlit výzkum vývoje mozku, modelování nemocí a testování léků.
Budoucí výzvy zůstávají
Ačkoli se jedná o velký pokrok, kompletní replikace oběhového systému mozku zůstává vzdáleným cílem. Současný systém nemá aktivní pumpovací mechanismus srdce, který by zajišťoval nepřetržitý, cílený průtok krve. Vědci zatím nenašli způsoby, jak simulovat dynamickou cirkulaci, která podporuje fungování skutečných mozků.
Navzdory tomu Madeline Lancaster z University of Cambridge nazývá lumenální vaskulaturu „působivým“ a „důležitým krokem“.
Vytvoření těchto vysoce vaskularizovaných mozkových organoidů přivádí výzkumníky blíže k vytváření složitějších, trvanlivějších modelů pro pochopení a léčbu neurologických onemocnění.
