Органоиды (Трехмерные структуры стволовых клеток человека, выращенных в лаборатории) вызвали революцию в биомедицине, предоставив новые платформы для моделирования заболеваний, изучения лекарств и изучения ранних стадий развития человека. Хотя они не совсем идентичны органам, которые имитируют, органоиды предлагают важное и часто недостижимое представление о биологии человека с помощью других методов. Особенно в области исследования нервной системы органоиды стали ключевым инструментом, который позволяет развивать мозг, взаимодействия между популяциями клеток и влияние внешних факторов, таких как инфекции и лекарства.
Недавняя публикация Института науки и техники в Австрии (ISTA) описывает новую модель органоида мозга, которая впервые включает в себя микроглию — иммунные клетки центральной нервной системы. Модель демонстрирует, как краснуха и другие инфекции факела (аббревиатура, которая объединяет несколько инфекций, способных передаваться матерью плода во время беременности и вызывает серьезные пороки развития или неврологическое повреждение) влияет на развитие мозга. Исследование может изменить механизм, с помощью которого безопасность лекарств оценивается, особенно у беременных женщин, которые часто исключаются из клинических исследований, хотя они являются одними из наиболее уязвимых групп.
Микроглия играет ключевую роль в поддержании среды мозга, устранении патогенов и регулировании синаптической пластичности. Эти клетки появляются в мозге на ранних стадиях эмбрионального развития и активно участвуют в построении нейронной сети. До настоящего времени большинство моделей органов мозга, используемых для тестирования инфекций, не включали микроглию, которая значительно ограничивала возможность изучения воспалительных процессов в развивающихся нервной ткани.
В исследовании научная команда использует индуцированные человеком стволовые клетки плюрипотта (HIPSC), которые перепрограммируются клетками кожи для создания органоидов сетчатки (которые напоминают сетчатку и ее нейроны), модельной системы с хорошо прописной клеточной архитектурой и развитием. Эти органоиды добавляли микроглальные клетки, отмеченные флуоресцентными красителями, что позволило их визуализации в контексте развивающейся нервной ткани. Это создало уникальную возможность изучить иммунный ответ при вирусной инфекции в аналогичной среде человеческого мозга.
Чтобы имитировать вирусную инфекцию, ученые использовали синтетическую молекулу, которая имитирует вирусный компонент и активирует иммунный ответ. Результаты показывают, что микроглия реагирует воспалительной активностью, что приводит к увеличению пролиферации нейронов. Это может нарушить нормальную конструкцию нервных связей и привести к длительным нейро -развитию аномалий. По словам ученых, без присутствия micglia эти патологические изменения не наблюдались, что подчеркивает важность реалистичных моделей, включая все ключевые компоненты мозга.
Особенно важным является контекст вирусной инфекции краснухи. Хотя обычно у детей и взрослых, инфекция во время беременности может иметь серьезные последствия для плода, включая повреждение головного мозга и повышенный риск психических заболеваний, таких как шизофрения. Это поднимает вопрос о безопасности употребления лекарств у беременных, особенно анти -инфляционных агентов, таких как ибупрофен.
Команда исследует влияние ибупрофена на вирусные органоиды. Оказывается, только в присутствии Micglia Ибупрофен удается подавлять воспалительные изменения и восстановить нормальную среду для развития нейронов. Это действие связано с ингибированием ферментов COX-1 и COX-2, где COX-1 специфичен для микроглии. Этот результат имеет большое значение, так как показывает, что отсутствие микрооголии в органоидных моделях может привести к неправильным выводам о безопасности и эффективности лекарств.
Еще более важным является тот факт, что большинство лекарств, включая ибупрофен и парацетамол, не были клинически проверены у беременных. Это является следствием этических ограничений, высоких затрат и юридической неопределенности, что часто приводит к использованию лекарств вне утвержденных показаний. Новая модель органоида мозга с микро-лотом может стать платформой, которая частично преодолеет этот дефицит и способствует более информированному и безопасному введению лекарств во время беременности.
Исследование показало, что органоиды могут использоваться не только для понимания заболеваний, но и для лучшей оценки рисков и преимуществ лекарств, особенно когда речь идет о беременности. В мире, где точная медицина и безопасность пациентов становятся более важными, такие инновационные модели дают возможность новому поколению фармакологических и клинических решений.
Ссылки:
1. Вирус краснухи — MedlinePlus
2. Технологические сети. Новая мозговая органоидная модель имитирует воспаление
3. Healthline. Что такое краснуха? Симптомы, причины, диагноз и лечение
4. Sciensedirect. Использование человеческих органоидов IPSC в тестировании на наркотики.
5. Наука. Будущее исследования мозга: стволовые клетки, органоиды и за его пределами