Forskare växer "modellhjärna" från stamceller

News Picture: Forskare växer "modellhjärna" från stamceller Av Brenda Goodman
HealthDay Reporter

Senaste Neurology News

  • Uppfyller NFL-spelare en högre risk för tidig död? MS
  • MS-patienter får vinst från balans-fokuserad träning
  • Kan hjärnskanningar avslöja vem dina vänner är?
  • Hälsoskador som är bundna till att öka i demensrisk
  • Behandling av hjärtsjukdomar
  • Vill du ha mer nyheter? Registrera dig för MedicineNet Newsletters!

VEDDAG, 28 augusti( HealthDay News) - I en annan milstolpe för regenerativ medicin rapporterar österrikiska forskare att de har förvandlat stamceller till en samling vävnader som liknar början av den mänskliga hjärnan.

De små organoiderna, som forskarna kallar dem, växer till omkring 4 millimeter i storlek. De har många av samma specialiserade regioner som ses i fosterhinnor runt nio veckor i utveckling.

Även om dessa barns hjärnor inte kommer att fungera som ersättningsdelar, är de användbara för att förstå hjärnans utveckling, och var och hur det kan gå fel.

Forskare har redan använt modellen för att bättre förstå ett problem som kallas mikrocefali, ett genetiskt tillstånd som får ett barn att födas med mindre än genomsnittlig huvud och hjärna, och leder till psykisk funktionsnedsättning.

Den nya hjärnväxelmetoden kan också vara användbar för att studera andra neurologiska störningar, såsom schizofreni och autism, och för att testa nya droger, sa forskarna på en presskonferens tisdag.

Studien publicerades online den 28 augusti i tidskriften Nature .

Tidigare har forskare koaxerat stamceller att växa till början av ett mänskligt öga och en fungerande mänsklig lever. De har också skapat arbetande hypofyser och slår hjärtan för möss.

"Men hittills har det mest komplexa av mänskliga organ, människans hjärna, inte varit mottagliga för denna typ av kulturer", säger forskare Juergen Knoblich, vice vetenskaplig chef för Institutet för molekylärbioteknik vid den österrikiska vetenskapsakademin iWien.

För den nya studien bad forskare stamceller i tillväxtfaktorer för att uppmuntra dem att dela. När stamcellerna hade bildat små bollar av celler och början av nervvävnad implanterades de i droppar av en gelproteinblandning som blev både mat och fysiskt stöd. Efter att organoiderna hade nått en viss storlek överfördes de till kolvar som hölls i konstant rörelse för att hålla cellerna och vävnaderna utsatta för syre och näringsämnen.

Efter två månader slutade hjärnorganoiderna att utvecklas, förmodligen eftersom de saknade blodtillförsel för att leverera syre och mat djupare in i vävnaderna, sa forskare.

Genom att studera genuttrycket av organets olika vävnader kunde forskarna identifiera diskreta hjärnområden, inklusive dorsal cortex, prefrontal cortex, förehjärnan och ventrala förekomst, hippocampus, choroid plexus och omogent näthinnan - början avöga.

Men inte alla dessa områden utvecklades i varje organoid, och de såg inte exakt ut som hjärnorna hos mänskliga embryon som de växer i livmodern.

"I ett utvecklande embryo har du hjärnbarken på framsidan, sedan den ventrala forkanten nedanför och bakom den har du hjärnan, hjärnbenet och hjärnstammen, förklarar Madeline Lancaster, en postdoktoralforskare vidInstitutet för molekylärbioteknik.

"I vår har vi inte den regionala organisationen. Vi har dessa regioner, men de är inte organiserade på ett sådant sätt", sa hon.

Och medan forskare hittade några bevis på att de olika hjärnregionerna fungerade tror de inte att organoiderna var helt trådbundna och kopplade till hur mogna vuxna hjärnor är, för den typen av anslutning är något som händer vid senare utvecklingsstadier.

"Det är som att tillverka alla transistorer och motstånd i en radio, men det går inte att ansluta det hela så att du kan lyssna på radioen, säger Amy Bernard, chef för strukturerad vetenskap för Allen Institute for Brain Science i Seattle."Men det är första gången att få de byggstenarna att sätta in."

Men "det är väldigt imponerande att se den nivå av differentiering som uppnåtts i denna modell", tillade Bernard, som inte var inblandad i studien.

För att ytterligare bevisa värdet av att titta på tidig hjärnans utveckling på så sätt tog forskarna stamceller från en individ med mikrocefali, ett utvecklingsproblem som drabbar cirka 25 000 av de ungefär 4 miljoner barn som är födda i USA varje år.

De behandlade stamcellerna med kemikalier för att återföra dem till ett embryonalt tillstånd och såg dem när de började växa till en tidig hjärna.

Jämfört med hur tidigare organoider blivit vuxna, stammar cellerna från individen med mikrocefali slutat dela tidigare, så de hade färre totala stamceller för att bygga en hjärna, vilket resulterade i en mindre total hjärnstorlek.

"Så här förstår vi hur mikrocefali utvecklats i en enskild patient," sa Lancaster.

Deras hopp är att genom att studera processen med mikrocefali och andra utvecklingsproblem hos många individer, kommer de att hitta nya sätt att diagnostisera och kanske behandla sådana villkor.

  • Demens, Alzheimers och åldringshjärnor

    Demens Slideshow bilder

  • Ta ADHD Quiz

  • Brain Foods: Smart Foods &Drycker för din kost

    Brain Foods Bildspel

  • Dela Med Sig: