^
A
A
A

Létrehozták az első emberi mini-agyat, amely működőképes vér-agy gátat képez

 
, Orvosi szerkesztő
Utolsó ellenőrzés: 02.07.2025
 
Fact-checked
х

Minden iLive-tartalmat orvosi szempontból felülvizsgáltak vagy tényszerűen ellenőriznek, hogy a lehető legtöbb tényszerű pontosságot biztosítsák.

Szigorú beszerzési iránymutatásunk van, és csak a jó hírű média oldalakhoz, az akadémiai kutatóintézetekhez és, ha lehetséges, orvosilag felülvizsgált tanulmányokhoz kapcsolódik. Ne feledje, hogy a zárójelben ([1], [2] stb.) Szereplő számok ezekre a tanulmányokra kattintható linkek.

Ha úgy érzi, hogy a tartalom bármely pontatlan, elavult vagy más módon megkérdőjelezhető, jelölje ki, és nyomja meg a Ctrl + Enter billentyűt.

21 May 2024, 10:30

A Cincinnati Gyermekkórház szakértői által vezetett csapat új kutatása a világ első, teljesen működőképes vér-agy gáttal (BBB) rendelkező emberi miniagyának létrehozásához vezetett.

Ez a jelentős áttörés, amelyet a Cell Stem Cell folyóiratban tettek közzé, ígéretesnek ígérkezik az agyi betegségek széles körének megértésének felgyorsítására és a kezelések javítására, beleértve a stroke-ot, az agyi érrendszeri betegségeket, az agydaganatot, az Alzheimer-kórt, a Huntington-kórt, a Parkinson-kórt és más neurodegeneratív állapotokat.

„A hiteles emberi vér-agy gát modell hiánya komoly akadályt jelentett a neurológiai betegségek tanulmányozásában” – mondta Dr. Ziyuan Guo, a tanulmány vezető szerzője.

„Áttörésünk az emberi vér-agy gát (BBB) organoidok előállítását foglalja magában emberi pluripotens őssejtekből, utánozva az emberi neurovaszkuláris fejlődést, hogy pontos képet hozzunk létre a növekvő, működő agyszövetben lévő gátról. Ez egy fontos előrelépés, mivel a jelenleg használt állatmodellek nem tükrözik pontosan az emberi agy fejlődését és a BBB működését.”

Mi a vér-agy gát?

Testünk többi részével ellentétben az agy ereiben egy szorosan egymáshoz illeszkedő sejtekből álló réteg található, amely jelentősen korlátozza a véráramból a központi idegrendszerbe (KIR) jutó molekulák méretét.

Egy megfelelően működő gát egészségesen tartja az agyat azáltal, hogy megakadályozza a káros anyagok bejutását, miközben lehetővé teszi a létfontosságú tápanyagok eljutását az agyba. Ugyanez a gát azonban számos potenciálisan hasznos gyógyszer bejutását is megakadályozza az agyba. Ezenkívül számos neurológiai rendellenességet okoz vagy súlyosbít, ha a vér-agy gáta (BBB) nem alakul ki megfelelően, vagy elkezd lebomlani.

Az emberi és állati agy közötti jelentős különbségek miatt sok, állatmodelleken kifejlesztett ígéretes új gyógyszer később nem váltja be a hozzá fűzött reményeket, amikor embereken tesztelik.

„Most, az őssejt-biomérnökség révén kifejlesztettünk egy innovatív, emberi őssejt-alapú platformot, amely lehetővé teszi számunkra, hogy tanulmányozzuk a vér-agy gátinak (BBB) működését és diszfunkcióját szabályozó komplex mechanizmusokat. Ez példátlan lehetőségeket kínál a gyógyszerkutatás és a terápiás beavatkozások terén” – mondja Guo.

Egy régóta fennálló probléma leküzdése

Világszerte kutatócsoportok versenyeznek agyi organoidok – apró, növekvő 3D-s struktúrák – fejlesztésén, amelyek az agyfejlődés korai szakaszait utánozzák. A lapos laboratóriumi tálban növesztett sejtekkel ellentétben az organoid sejtek összekapcsolódnak egymással. Önszerveződnek gömb alakú formákká, és „beszélgetnek” egymással, akárcsak az emberi sejtek az embrionális fejlődés során.

A Cincinnati Children's vezető szerepet játszott más típusú organoidok fejlesztésében, beleértve a világ első funkcionális bél-, gyomor- és nyelőcső-organoidjait is. De eddig egyetlen kutatóközpontnak sem sikerült olyan agyi organoidot létrehoznia, amely tartalmazza az emberi agy vérereiben található speciális záróréteget.

Az új modelleket "BBB assembloidoknak" nevezzük.

A kutatócsoport új modelljét „BBB assembloidoknak” nevezte el. A nevük tükrözi azt az eredményt, amely lehetővé tette ezt az áttörést. Ezek az assembloidok két különböző típusú organoidot kombinálnak: az agyi organoidokat, amelyek az emberi agyszövetet replikálják, és a véredény-organoidokat, amelyek az érrendszeri struktúrákat utánozzák.

Az egyesülési folyamat 3-4 milliméter átmérőjű agyi organoidokkal és körülbelül 1 milliméter átmérőjű véredény-organoidokkal kezdődött. Körülbelül egy hónap leforgása alatt ezek a különálló struktúrák egyetlen, alig több mint 4 milliméter átmérőjű gömbbé egyesültek (körülbelül 1/8 hüvelyk, vagyis szezámmag méretűek).

Képleírás: Kétféle organoid egyesítése egy olyan emberi agyi organoid létrehozásához, amely magában foglalja a vér-agy gátat is. Forrás: Cincinnati Children's and Cell Stem Cell.

Ezek az integrált organoidok az emberi agyban megfigyelhető számos komplex neurovaszkuláris kölcsönhatást újraalkotják, de nem az agy teljes modelljei. Például a szövet nem tartalmaz immunsejteket, és nincs kapcsolata a test többi idegrendszerével.

A Cincinnati Gyermekgyógyászati Központ kutatócsoportjai további előrelépéseket tettek a különböző sejttípusokból származó organoidok fúziójában és rétegezésében, hogy összetettebb „következő generációs organoidokat” hozzanak létre. Ezek az előrelépések segítettek az agyi organoidok létrehozásával kapcsolatos új kutatásokban.

Fontos kiemelni, hogy a vér-agy gát szerkezetek neurotípusos emberi őssejtek vagy bizonyos agyi betegségekben szenvedő emberekből származó őssejtek felhasználásával növeszthetők, ezáltal tükrözve azokat a génvariánsokat és más állapotokat, amelyek károsíthatják a vér-agy gát működését.

A koncepció kezdeti bizonyítása

Az új assembloidok potenciális hasznosságának bemutatására a kutatócsoport betegektől származó őssejtek egy sorát használta fel olyan assembloidok létrehozására, amelyek pontosan reprodukálták egy ritka agyi állapot, az agyi kavernózus malformáció kulcsfontosságú jellemzőit.

Ez a genetikai rendellenesség, amelyet a vér-agy gát integritásának felbomlása jellemez, rendellenes erek csoportjait eredményezi az agyban, amelyek megjelenésükben gyakran málnára hasonlítanak. A rendellenesség jelentősen növeli a stroke kockázatát.

„Modellünk pontosan felírta a betegség fenotípusát, új ismereteket nyújtva az agyi érrendszeri betegségek molekuláris és sejtes patológiájáról” – mondja Guo.

Lehetséges alkalmazások

A társszerzők számos lehetséges alkalmazási lehetőséget látnak a BBB szerelvények számára:

  • Személyre szabott drogszűrés: A betegekből származó vér-agy gát szerelvények avatárként szolgálhatnak, hogy a terápiát a betegek egyedi genetikai és molekuláris profiljai alapján szabják testre.
  • Betegségmodellezés: Számos neurovaszkuláris rendellenesség, beleértve a ritka és genetikailag összetett állapotokat is, esetében hiányoznak a kutatáshoz megfelelő modellrendszerek. A BBB-szerelvények létrehozásának sikere felgyorsíthatja az emberi agyszövet-modellek fejlesztését a betegségek szélesebb körére.
  • Nagy áteresztőképességű gyógyszerkutatás: Az assembloid termelés felskálázása lehetővé teheti annak pontosabb és gyorsabb elemzését, hogy a potenciális agyi gyógyszerek hatékonyan átjuthatnak-e a vér-agy gáton.
  • Környezeti toxinvizsgálat: A vér-agy gát (BBB) szerelvények gyakran állatmodell-rendszereken alapulnak, és segíthetnek a környezeti szennyező anyagok, gyógyszerek és más kémiai vegyületek toxikus hatásainak felmérésében.
  • Immunterápia fejlesztése: A vér-agy gát (BBB) neuroinflammatorikus és neurodegeneratív betegségekben betöltött szerepének feltárásával új szerkezetek hozhatók létre, amelyek támogathatják az immunterápiák agyba juttatását.
  • Biomérnöki és bioanyag-kutatás: A biomedicinális mérnökök és az anyagtudósok kihasználhatják a laboratóriumi vér-agy gát (BBB) modell rendelkezésre állását új bioanyagok, gyógyszeradagoló hordozók és szövetmérnöki stratégiák tesztelésére.

„Összességében a BBB-egységek forradalmi technológiát képviselnek, amelynek széleskörű következményei vannak az idegtudományra, a gyógyszerkutatásra és a személyre szabott orvoslásra nézve” – mondja Guo.

You are reporting a typo in the following text:
Simply click the "Send typo report" button to complete the report. You can also include a comment.