Органоиды головного мозга могут позволить более глубоко изучить процессы, которые приводят к боковому амиотрофическому склерозу.

Используя новую лабораторную модель клеток мозга, исследователи показывают, что клетки со связанными мутациями боковой амиотрофический склероз (БАС) Обнаруживает ранние признаки повреждения ДНК и других форм клеточного стресса.

Результаты показывают, что блокирование этих процессов клеточного стресса может быть перспективным при лечении бокового амиотрофического склероза.

изучение, «Культуры срезов органоидов головного мозга человека при БАС / ЛТД показывают отчетливые ранние астроциты и целевую нейродегенеративную патологию., «в естественная неврология.

Биологические процессы, вызывающие боковой амиотрофический склероз, недостаточно изучены, отчасти потому, что ученые не могут собирать образцы ткани мозга у людей на ранних стадиях заболевания, до появления симптомов. Вместо этого основное внимание уделяется созданию жизнеспособных моделей клеток мозга, выращенных в лабораторных чашках.

В последние годы все чаще используется особый тип клеточной модели, называемый органоидом. Предположительно органоиды напоминают небольшой орган с клетками, растущими в трехмерной структуре, имитирующей их расположение в тканях человека.

«Организмы обеспечивают подходящую биологическую платформу для оценки динамической последовательности клеточных событий, специфичных для человека, особенно тех, которые связаны с исследованиями нейродегенеративных заболеваний, где в патогенезе теперь участвуют многие типы клеток. [disease development]Написали исследователи.

Несмотря на то, что органеллы мозга были разработаны, заметным недостатком современных моделей является их короткая жизнь: самые долгоживущие не живут более трех месяцев, что делает невозможными долгосрочные эксперименты.

«Чтобы приблизиться к пониманию этой сложности [that of neurodegenerative diseases]Нам нужны модели, которые имеют более длительную жизнь и повторяют состав популяций клеток человеческого мозга, в которых обычно возникают нарушения, и именно это обеспечивает наш подход », — сказал Андрас Лакатос, доктор медицины, доктор философии, профессор Кембриджского университета и старший автор исследования в сообщили в Кембриджском университете. пресс-релиз.

Большинство органелл мозга, которые были разработаны к настоящему времени, также имеют сферическую форму. Исследователи поняли, что эта форма, вероятно, способствовала ограниченному выживанию моделей.

«Когда клетки объединяются в более крупные шарики, эти клетки в сердце могут не получать адекватного питания, что может объяснить, почему предыдущие попытки вырастить органеллы в долгосрочной перспективе из клеток пациентов были такими трудными», — сказала Корнелия Себеньи, доктор философии, ученый Кембриджский университет. И участвовал в исследовании.

Вместо этого исследователи вырастили органоиды в форме дисков. Поскольку ни одна ячейка не была закопана посередине, у всех был достаточный доступ к питательным веществам.

Такой подход позволил исследователям выращивать органоиды на ферме в течение 240 дней — примерно восемь месяцев. Эти органеллы содержат нейроны (нейроны), а также астроциты, тип клеток, которые поддерживают здоровье нейронов.

Используя свою технологию, ученые вырастили одни органеллы из здоровых клеток, а другие — из клеток, полученных от пациентов с мутациями в их клетках. C9ORF72 ген. Мутации в этом гене обнаруживаются до 40% семья s И около 7% прерывистый Но как эти мутации вызывают болезнь, до конца не изучено.

Исследователи проанализировали профили экспрессии одноклеточных генов в органеллах с течением времени. Экспрессия генов в основном смотрит на то, как разные гены «включаются» или «выключаются», и обычно является индикатором активности и здоровья клеток.

Результаты показали значительные различия между здоровыми клетками и клетками с. C9ORF72 мутации.

«Хотя эти первоначальные нарушения были незаметными, мы были удивлены тем, насколько ранние изменения произошли в нашей человеческой модели БАС», — сказал Лакатос. Это и другие недавние исследования показывают, что повреждения могут начать накапливаться, как только мы родимся. Нам потребуются дальнейшие исследования, чтобы понять, так ли это на самом деле или этот процесс был введен в органеллы в результате искусственных условий в чашке. «

В частности, результаты показали высокий уровень повреждения ДНК в клетках БАС, а также высокий уровень стресса эндоплазматического ретикулума (ЭР) — типа клеточного стресса, который влияет на выработку белка.

«В целом, наши результаты предсказывают, что стресс ER и реакция на повреждение ДНК являются основными путями, затрагиваемыми в астроцитах и ​​нейронах» с C9ORF72 Команда написала, что мутации указывают на то, что необходимы дополнительные исследования, чтобы разделить конкретные эффекты в разных типах клеток.

Ученые отметили, что лечение GSK2606414, блокатором стресса ER, снижает маркеры клеточного повреждения.

«В настоящее время у нас нет очень эффективных вариантов лечения». [ALS]По словам Лакатоса, несмотря на то, что после нашего открытия предстоит проделать большую работу, это, по крайней мере, вселяет надежду на то, что со временем можно будет предотвратить или замедлить процесс болезни.