Mozek | Orgány

Miniaturní mozky vypěstované v laboratoři poprvé generují mozkové vlny

  • Mozky velikosti hrášku vypěstované v laboratořích imitují celou řadu aktivit skutečného mozku
  • Poprvé se podařilo vypěstovat mozky, v nichž vznikají mozkové vlny
  • Věda opět čelí etickému dilematu: pokračovat ve výzkumu, nebo další postup regulovat?
Miniaturní mozky vypěstované v laboratoři poprvé generují mozkové vlny | Foto: Shutterstock

Organoidy se staly šlágrem biomedicínského výzkumu. Na jejich počátku stojí kmenové buňky pěstované v umělých podmínkách. Na konci je pak miniaturní orgán, který celou řadou rysů připomíná orgán tak, jak ho známe ze zvířecího nebo lidského organismu

Nejde o věrný model orgánu pořízený ve zmenšeném  měřítku. Organoid má poněkud chaotické vnitřní uspořádání. Je to, jako kdybychom vyráběli zmenšený model automobilu a kromě menších rozměrů se nám navíc pomíchaly jednotlivé díly. Volant by byl na střeše a plynový a brzdový pedál v kufru.

Vědci už vytvořili organoidy střeva, žaludku, ledviny nebo jater. Velkým šlágrem biomedicíny jsou organoidy mozku. Na nich se dá studovat to, co jinak zůstává skryto uvnitř lebek pacientů. Představme si pacienta, který v důsledku silné dědičné dispozice onemocní Alzheimerovou chorobou.

Lékaři sice mohou analyzovat pacientovu DNA a sledovat zhoršující se funkce mozku, ale nemohou se detailně podívat, co se děje v nemocném mozku s jednotlivými neurony nebo celými nervovými obvody. Do mozku nahlédnou až po smrti pacienta, když je dílo zkázy dokonáno.

Organoidy nabízejí sledování rozvoje choroby „v přímém přenosu“. Pacientovi s dědičnou dispozicí odeberou vědci kožní buňky. Postupem, za který dostal v roce 2012 japonský biolog Shinya Yamanaka Nobelovu cenu, promění kožní buňky na buňky kmenové a ty následně donutí k proměně v buňky mozku.

V laboratorních podmínkách pak nechají vznikající buňky zformovat mozkový organoid. Ten si nese ortel Alzheimerovy choroby v podobě silné dědičné dispozice pacienta. Vědci mohou sledovat, co se s jednotlivými buňkami děje a hledat způsoby, jak chorobný proces zastavit nebo aspoň zpomalit.

EEG ve zkumavce

Je samozřejmé, že čím víc se budou organoidy podobat skutečným orgánům, tím lepší výsledky bude přinášet na nich prováděný výzkum. Americký tým pod vedením Alysson Muotriovou z University of California nyní získal organoidy mozku, které vykazují aktivitu v podobě mozkových vln. Studii zveřejnil vědecký časopis Cell Stem Cell.

Charakter mozkových vln závisí na tom, v jakém stavu se mozek zrovna nachází. Pokud například tvrdě spíme, jsou v našem mozku patrné výrazné změny akčních potenciálů s frekvencí jednou až čtyřikrát za sekundu. Vážná onemocnění mozku se promítnou i do charakteru mozkových vln. Proto vědce zajímá i možnost navodit mozkové vlny v organoidech.

Vědci se zatím soustředili na první dva měsíce existence mozkových organoidů, kdy tyto miniaturní umělé orgány rostou. Muotriová a její spolupracovníci zkoumali naopak organoidy, které už růst ukončily. Ukázalo se, že buňky v organoidech prodělávají řadu dalších komplexních změn a přitom mění i svou aktivitu.

Jsou s to své aktivity vzájemně koordinovat. Když vědci kultivovali organoidy po dobu deseti měsíců, začaly se tyto miniaturní orgány projevovat aktivitou nápadně připomínající EEG mozku předčasně narozených dětí. Věda tak opět čelí základní etické otázce, zda smíme dělat vše, co umíme. Na konci tohoto výzkumu může být totiž laboratorně vypěstovaný orgán vykazující vědomí.

Diskuze (2) Další článek: Nvidia ukázala PhysX 5.0 s deformační fyzikou a dalšími novinkami. Bude k dispozici v příštím roce

Témata článku: Výzkum, Medicína, Mozek, Buňky, Orgány, Alzheimerova choroba, Shinya Yamanaka, Nobelova cena, Pacient, University of California, Vlna, Vědec, Aktivita, Buňka, Laboratoř, Orgán


Určitě si přečtěte