Organoidele cerebrale sunt mici agregate de celule obținute din celule stem, folosite pentru a reproduce în laborator anumite caracteristici ale țesutului cerebral uman. O echipă condusă de Paola Arlotta, profesoară la Universitatea Harvard, a arătat acum că astfel de modele ale cortexului pot supraviețui ani și se pot maturiza într-un ritm apropiat de dezvoltarea naturală. Studiul publicat în revista Nature a analizat în detaliu organoide crescute timp de cinci ani, a urmărit unele culturi aproape șase ani, iar structuri de același tip au fost menținute până la aproximativ șapte ani.
- Activitatea genetică a organoidelor vechi de cinci ani semăna cu cea observată în cortexul unui copil de aproximativ patru ani.
- Cercetătorii au urmărit expresia genelor, modificările epigenetice și structura celulară.
- Neuronii au format conexiuni și au produs semnale electrice susținute timp de cel puțin doi ani.
- Organoidele crescute șapte ani au fost prea puține pentru o analiză statistică solidă.
„Ceasurile” biologice au indicat o dezvoltare lentă
Majoritatea organoidelor cerebrale sunt păstrate doar câteva luni, astfel că oferă în principal o imagine asupra etapelor timpurii de dezvoltare. Creierul uman se maturizează însă pe parcursul a aproape două decenii, iar observarea directă a întregului proces la nivel celular nu este, de regulă, posibilă.
Echipa a comparat activitatea genetică și semnele epigenetice — marcaje chimice asociate ADN-ului, care reglează activitatea genelor și se modifică odată cu vârsta — cu date despre dezvoltarea creierului uman. La vârsta de trei până la șase luni, organoidele semănau cu țesutul cerebral fetal aflat la un interval comparabil după concepție. Ulterior, modelele au continuat să reflecte etape mai târzii.
În organoidele de cinci ani, activitatea genetică a ajuns să reproducă profiluri întâlnite în cortexul cerebral al unui copil de aproximativ patru ani.
Trei tipuri de „ceasuri” genetice au indicat aceeași direcție: vârsta biologică și cea cronologică au evoluat împreună. Cercetătorii au observat și maturizarea neuronilor, precum și a celulelor gliale care îi susțin. Un mediu lichid conceput pentru a sprijini activitatea neuronală ar fi putut contribui la longevitatea culturilor, potrivit autorilor.
Celulele mai vechi și-au păstrat propriul calendar
Pentru a verifica dacă vârsta celulară depinde de mediul înconjurător, cercetătorii au combinat celule dezvoltate timp de un an cu unele vechi de numai două săptămâni. Celulele tinere și-au continuat evoluția obișnuită, dar cele mai vechi au sărit o etapă și au început să producă neuroni, proces care durează în mod normal aproximativ patru luni.
Rezultatul sugerează că etapele deja parcurse rămân înscrise la nivel celular. Arlotta a avertizat însă că această „memorie” nu trebuie confundată cu amintirile unei persoane: organoidele nu își pot aminti experiențe, iar trecutul lor este păstrat prin starea moleculară a celulelor.
Organoidele sunt modele biologice simplificate, lipsite de stimuli senzoriali, nu versiuni miniaturale complete ale unui creier uman.
Modelele pot extinde cercetarea asupra bolilor neurologice
Pentru cercetare, longevitatea organoidelor înseamnă că procesele care apar după etapele timpurii ale dezvoltării ar putea fi urmărite direct în laborator. Autorii și cercetătorii citați indică autismul, schizofrenia și epilepsia printre afecțiunile care ar putea fi studiate cu ajutorul acestor modele. Organoidele pot servi și la testarea unor medicamente, cu potențialul de a reduce dependența de experimentele pe animale.
Acest lucru nu înseamnă că modelele reproduc întreaga complexitate a creierului sau că rezultatele pot fi transferate automat la oameni. Creșterea lor necesită timp, muncă manuală și resurse, iar cele mai vechi culturi au fost prea puține pentru o evaluare detaliată. Pentru alte laboratoare, folosirea pe scară largă ar presupune metode mai accesibile și, eventual, modalități de accelerare a maturizării.
Credeți că organoidele cerebrale ar trebui folosite prioritar pentru studierea bolilor sau pentru testarea medicamentelor?
