Studii asupra creierului uman cultivate în laborator dezvăluie impactul unui medicament pentru epilepsie asupra dezvoltării fetale
Se știe că medicamentul antiepileptic valproat crește riscul de tulburări de dezvoltare la copiii nenăscuți.
O cercetare realizată de Institutul de Tehnologie din Karlsruhe (KIT), Academia de Științe și Umanități din Heidelberg, Universitatea din Tübingen și Universitatea Heidelberg, folosind modele de țesuturi umane cultivate în laborator, oferă noi perspective asupra efectelor acestui medicament asupra dezvoltării timpurii a creierului. Studiul a fost publicat în revista Molecular Psychiatry.
Cu aproximativ 40 de milioane de pacienți, epilepsia este una dintre cele mai comune boli neurologice la nivel mondial. Ca medicament antiepileptic standard, valproatul joacă, de asemenea, un rol în tratamentul tulburărilor bipolare. Deși se știe că valproatul crește riscul de tulburări neurodezvoltare, cum ar fi tulburările din spectrul autist, femeile aflate la vârsta fertilă care iau acest medicament trebuie să fie avertizate special. Până acum, nu s-a înțeles pe deplin modul în care valproatul influențează mecanismele dezvoltării timpurii a creierului. „Am folosit modele cultivate în laborator ale creierului uman pentru a investiga pentru prima dată cum medicamentul alterează matricea extracelulară și cum aceste modificări afectează, la rândul lor, procesele din cadrul celulelor individuale”, a declarat Zeynep Yentür, asistent de cercetare în grupul de lucru al profesoarei Simone Mayer de la Institutul Zoologic (ZOO) al KIT.
În cadrul studiului, cercetătorii au folosit organoizi cerebrali, adică structuri de țesut tridimensionale cultivate din celule stem umane, care au servit drept modele reprezentând diferite etape de dezvoltare ale creierului prenatal. Aceștia au expus acești organoizi la valproat timp de 30 de zile pentru a simula expunerea continuă în timpul stadiilor timpurii de dezvoltare. Ulterior, cercetătorii au analizat impactul medicamentului la nivelul țesutului, celular și molecular.
Rezultatele arată că medicamentul reduce semnificativ proliferarea celulară, perturbă structura ordonată a regiunilor critice de dezvoltare și afectează procesul de dezvoltare a celulelor progenitoare în neuroni maturi. Impactul asupra matricei extracelulare este deosebit de puternic, provocând modificări structurale, creșterea rigidității și afectarea comunicării intercelulare și a proceselor de semnalizare, esențiale pentru dezvoltarea normală a creierului. Deși riscurile sunt cunoscute, valproatul rămâne singura opțiune de tratament eficientă pentru anumite paciente cu epilepsie. „Cu cercetarea noastră, dorim să contribuim la o mai bună înțelegere a modului în care funcționează medicamentul, pentru a identifica noi direcții de cercetare în vederea reducerii riscului pentru făt”, a adăugat Yentür. Este evident că rezultatele obținute dintr-un studiu de laborator cu modele de țesuturi nu pot înlocui datele clinice, dar oferă totuși perspective importante asupra mecanismelor fundamentale de dezvoltare.
Studiul a fost inițiat ca o colaborare între KIT, Academia de Științe și Umanități din Heidelberg, Universitatea din Tübingen și Universitatea Heidelberg, în cadrul Clusterului de Excelență „3D Matter Made to Order”. Clusterul de Excelență 3DMM2O este o inițiativă comună a KIT și Universității Heidelberg, care își propune să aducă fabricarea aditivă 3D de la scară macroscopică la micro, nano și, în cele din urmă, la scară moleculară. Scopul este utilizarea tipăririi la nano scară pentru fabricarea de componente individuale și întregi sisteme cu viteze și rezoluții maxime de procesare pentru aplicații noi în științele materialelor și științele vieții.
