מדענים גידלו אורגנואיד ייחודי המחקה את כל המוח

חוקרים באוניברסיטת ג'ונס הופקינס גידלו אורגנואיד ייחודי של המוח האנושי המכיל רקמה עצבית וכלי דם ראשוניים. הפיתוח עשוי להוות פריצת דרך בחקר הפרעות נוירופסיכיאטריות כמו אוטיזם.

"יצרנו אורגנואיד מהדור הבא", אמרה המחברת הראשית, אנני קתוריה, פרופסור משנה במחלקה להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת JHU, החוקרת את התפתחות המוח ומחלות נוירופסיכיאטריות. "בדרך כלל, מחקרים יוצרים אורגנואידים המייצגים רק חלק אחד של המוח - קליפת המוח, המוח האחורי או המוח האמצעי. הצלחנו לגדל אורגנואיד בסיסי של המוח כולו שאנו מכנים אורגנואיד מוחי רב-אזורי (MRBO)".

העבודה, שפורסמה בכתב העת Advanced Science, היא אחת הפעמים הראשונות שבהן מדענים יצרו אורגנואיד הכולל רקמה מכל אזורי המוח העיקריים המקיימים אינטראקציה זה עם זה. זה חשוב במיוחד לחקר מחלות המשפיעות על המוח כולו, כגון סכיזופרניה או אוטיזם. עד כה, מחקרים כאלה נערכו בעיקר על מודלים של בעלי חיים.

כדי לגדל MRBO, הצוות של קתוריה גידל תחילה תאי עצב מחלקים שונים של המוח, כמו גם כלי דם ראשוניים, בצלחות נפרדות. לאחר מכן הם חיברו את החלקים הללו באמצעות חלבוני "דבק" מיוחדים, שאפשרו לרקמות לגדול יחד ולתקשר. ככל שהאורגנואיד גדל, החלו להופיע אותות חשמליים, המצביעים על פעילות של רשת עצבית.

האורגנואיד שנוצר כלל מגוון רחב של תאים עצביים דומים לאלה שבמוחו של עובר אנושי ביום ה-40 להתפתחותו. מבנה המוח הזעיר שנוצר במעבדה הצליח לשחזר כ-80% מסוגי התאים האופייניים לשלב המוקדם של התפתחות המוח האנושי.

למרות ש-MRBO קטן משמעותית מהמוח האמיתי (כ-6-7 מיליון נוירונים לעומת עשרות מיליארדים אצל מבוגר), הוא מספק פלטפורמה ייחודית לחקר התפתחות המוח בכללותו.

האורגנואיד גם הראה צורה מוקדמת של מחסום הדם-מוח, שכבת תאים השולטת במעבר חומרים למוח.

"אם אנחנו רוצים להבין הפרעות נוירו-התפתחותיות או מחלות פסיכיאטריות, אנחנו צריכים לעבוד עם תאים אנושיים. אבל אני לא יכול פשוט לבקש ממישהו 'להלוות' לי את המוח שלו כדי לחקור אוטיזם", מסבירה קתוריה. "אורגנואידים של המוח כולו מאפשרים לנו לצפות בהתקדמות המחלה בזמן אמת, לבחון טיפולים ואפילו לפתח טיפולים מותאמים אישית."

מדענים מציינים כי שימוש באורגנואידים כאלה לבדיקת תרופות חדשות יכול לשפר את יעילותם של ניסויים קליניים. כיום, 85% עד 90% מהתרופות נכשלות בניסויים שלב I בבני אדם, ועבור תרופות נוירופסיכיאטריות שיעור הכישלון גבוה אף יותר - עד 96%. הסיבה לכך היא שמודלים של בעלי חיים משמשים בעיקר בשלבים המוקדמים של הפיתוח, בעוד ש-MRBO משחזר טוב יותר את התפתחות המוח האנושי ויכול לשמש כמודל מדויק יותר.

"סכיזופרניה, אוטיזם ומחלת אלצהיימר משפיעים על כל המוח, לא רק על אזורים ספציפיים", אומרת קתוריה. "אם נוכל להבין מה משתבש בשלבים המוקדמים ביותר של ההתפתחות, נוכל למצוא מטרות חדשות לטיפול ולפיתוח תרופות. נוכל לבדוק תרופות ישירות באורגנואידים אלה ולהעריך את יעילותן לפני שהן מגיעות לניסויים קליניים בבני אדם."