Крошечные мозги в тарелке, имитирующие основные патологические признаки болезни Паркинсона, созданы впервые. Исследование, проведенное учеными из Института генома Сингапура (GIS) Агентства по науке, технологиям и исследованиям (A * STAR), Национального института неврологии (NNI) и Медицинской школы Duke-NUS, опубликовано в Annals of Neurology. , предлагает новый способ изучить, как прогрессирует дегенеративное заболевание головного мозга, и изучить возможные новые методы лечения.
Болезнь Паркинсона – распространенное возрастное нейродегенеративное заболевание, которым страдают три из 1000 сингапурцев в возрасте 50 лет и старше. Во всем мире неврологические расстройства являются ведущей причиной инвалидности, а болезнь Паркинсона – наиболее быстрорастущим заболеванием. Предыдущие исследования в основном полагались на мышей, которые не воспроизводят все основные патологические признаки, наблюдаемые у пациентов.
"Воссоздание моделей болезни Паркинсона на животных моделях затруднено, поскольку они не показывают прогрессирующую и избирательную потерю нейронов, вырабатывающих нейромедиатор дофамин, что является основным признаком болезни Паркинсона," сказал профессор Нг Хук Хуэй, старший руководитель группы GIS, A * STAR, который является старшим соавтором исследования. "Другое ограничение заключается в том, что экспериментальные мышиные модели болезни Паркинсона не развивают характерных скоплений белков, называемых тельцами Леви, которые часто наблюдаются в клетках мозга людей с болезнью Паркинсона и типом прогрессирующего слабоумия, известным как деменция с тельцами Леви."
Команда решила обратиться к человеческому мини-мозгу, который они создали ранее.
"Мы назвали эти органоиды, подобные среднему мозгу человека," сказал первый автор д-р. Чонхён Джо, ранее научный сотрудник GIS, а теперь ведущий исследователь в аспирантуре Окинавского института науки и технологий. "По сути, они представляют собой трехмерные многоклеточные тканевые конструкции in vitro, имитирующие средний мозг человека."
Органоиды, похожие на средний мозг человека размером с горошину, выращиваются из человеческих стволовых клеток в пучок нейронов и других клеток, обнаруженных в головном мозге. Органоиды позволяют ученым изучать, как человеческий мозг развивается и общается.
"Эти эксперименты – первые, в которых воссозданы отличительные черты болезни Паркинсона, которые мы наблюдаем только у людей," сказал доцент Хёнсу Шон Дже, старший соавтор программы по неврологии и поведенческим расстройствам в Duke-NUS. "Мы создали новую модель рассматриваемой патологии, которая позволит нам отслеживать, как развивается болезнь и как ее можно замедлить или остановить."
Манипулируя ДНК исходных стволовых клеток, чтобы соответствовать генетическим факторам риска, обнаруженным у пациентов с болезнью Паркинсона, ученые смогли вырастить органоиды с нейронами, которые показали как тельца Леви, так и прогрессирующую потерю нейронов, продуцирующих дофамин.
"Продлить годы здоровой жизни для стареющего населения мира, физическая и когнитивная деятельность которого часто снижается из-за нейродегенеративных расстройств, является серьезной проблемой," сказал профессор Тан Энг Кинг, заместитель медицинского директора по академическим вопросам в NNI, старший соавтор исследования. "Это открытие обеспечивает понимание и «гуманизированную» модель болезни, которая может облегчить тестирование лекарств против болезни Паркинсона и деменции. Наша модель органоида с генетической мутацией в гене GBA также очень актуальна, поскольку у нас есть несколько локальных носителей этих генетических мутаций."
Система органоидов позволит проводить исследования болезни Паркинсона и других состояний, невозможных с текущими моделями животных. Команда уже использует органоиды, чтобы исследовать, почему и как тельца Леви образуются в клетках человеческого мозга, и проверять препараты, которые потенциально могут остановить прогрессирование болезни.