Un model 3D de țesut cerebral promite să accelereze dezvoltarea medicamentelor pentru Alzheimer
Cum poate fi accelerată cercetarea în domeniul Alzheimer pentru a deveni mai rapidă, mai bună și mai eficientă? După zeci de ani de cercetări intense la nivel mondial și, în ciuda unor progrese terapeutice recente, oamenii de știință nu au reușit să oprească complet evoluția acestei boli.
Un aspect esențial pe care îl avem încă în lipsă sunt modelele tridimensionale care replică cu acuratețe interacțiunile complexe din țesutul cerebral uman afectat de boala Alzheimer.
Dominik Paquet, profesor de neurobiologie la Institutul pentru Cercetarea Accidentelor Cerebrale și Demenței, Spitalul Universitar LMU, a subliniat progresele semnificative realizate de echipa sa în acest domeniu, cu posibile consecințe de amploare pentru dezvoltarea de noi medicamente împotriva bolii Alzheimer. Grupul a publicat rezultate promițătoare în revista Nature Neuroscience.
Pentru cei neinițiați, poate părea magic cum cercetătorii pot lua celule stem și le pot transforma în țesuturi care seamănă cu cele umane. Totuși, conform lui Dominik Paquet, acest proces necesită o combinație de creativitate științifică, abilități tehnice și răbdare: „Ne-a luat nouă ani,” a afirmat el, „să dezvoltăm noul nostru model tridimensional de țesut cerebral uman până a funcționat la toate nivelurile necesare.” Ce înseamnă toate aceste niveluri? Pentru cercetarea Alzheimer, interacțiunea diferitelor tipuri de celule și funcțiile lor biochimice sunt cele mai importante, mult mai mult decât replicarea exactă a structurii creierului.
Materialul de bază pentru noul model de țesut 3D este reprezentat de celule stem umane, care pot fi transformate în diverse tipuri de celule cerebrale – în acest caz, neuroni, astrocite și microglii. Pentru a obține acest set, celulele stem trebuie tratate cu un amestec de substanțe „conform unei rețete foarte specifice pe care am dezvoltat-o.” Într-o soluție nutritivă specială, Paquet continuă, celulele diferențiate se conectează și aderă unele la altele. „În termen de o săptămână, acestea formează mici bile de țesut de dimensiunea unei jumătăți de ac. Aceste spheroide se auto-organizează și preiau funcții esențiale ale creierului.”
Neuroni lor formează extensii și se conectează prin sinapse funcționale. Astrocitele furnizează nutrienți vecinilor lor, iar celulele microgliale – celulele imunității din creier – își monitorizează mediul și se asigură că nu se acumulează celule moarte sau materie străină. „Am testat, de asemenea, dacă toate genele și proteinele importante pentru studiul bolii Alzheimer sunt active în modelul nostru de țesut,” a spus cercetătorul. „Și, într-adevăr, așa a fost.”
Un alt avantaj major al sistemului este reproducibilitatea. Asta înseamnă că, dacă urmezi instrucțiunile cercetătorilor din München, vei obține în mod fiabil structuri de țesut cu aceeași compoziție și aceleași funcții. „Însă, putem modifica și țesutul cerebral generat din exterior,” a adăugat Dominik Paquet. „De exemplu, putem declanșa simptome ale unei boli precum Alzheimer, testa medicamente potențiale și așa mai departe.” Într-adevăr, cercetătorii au reușit să inducă formarea agregatelor tipice Alzheimer și apoi să le dizolve din nou cu medicamente noi deja disponibile. Microgliile, care joacă un rol esențial în boală, au fost observate activ în acest proces.
Următorul pas: automatizarea pentru o dezvoltare eficientă a medicamentelor
„Sistemul nostru,” afirmă Dominik Paquet, „ar putea ajuta la accelerarea dezvoltării de noi medicamente.” În acest scop, echipa sa lucrează în prezent la automatizarea și scalarea producției de modele de țesut cu ajutorul roboților. Acest lucru ar însemna fabricarea a sute sau chiar mii de țesuturi cu aceleași simptome ale bolii. Aceasta este o chestiune deosebit de importantă pentru aplicațiile în medicina industrială – de exemplu, pentru a putea testa eficient multe substanțe noi într-un sistem uman împotriva Alzheimer.
