Cerebralni organoidi su trodimenzionalni, in vitro kultivisani mozgovi koji oponašaju aktivnosti ljudskog mozga. Oni su se pojavili kao neprocenjivi alati za razumevanje evolucije, patogeneze bolesti i neurorazvojnih procesa.
Međutim, razvoj ovih organoida je još uvek u početnoj fazi, sa nekoliko ograničenja koja ometaju njihovu široku primenu. Glavna prepreka je odsustvo funkcionalne vaskulature koja može ograničiti veličinu organoida, pokrenuti ćelijsku smrt i sprečiti diferencijaciju ćelija u organoidima.
Da bi se ovo rešilo, razvijene su različite strategije koje imaju za cilj vaskularizaciju ljudskih cerebralnih organoida.
Nedavno je docent Kosuke Kataoka, zajedno sa koautorima Iuia Sato i Toru Asahi sa Visoke škole za napredne nauke i inženjerstvo Univerziteta Vaseda, sproveo sveobuhvatno istraživanje o različitim strategijama za vaskularizaciju cerebralnih organoida.
Njihova studija objavljena je na internetu u BMC Biologi.
Kataoka kaže: „Predloženo je nekoliko strategija za konstruisanje funkcionalnih vaskularnih sistema u cerebralnim organoidima, međutim, nije postojala integrisana komparativna studija ovih strategija. Stoga, karakteristike i problemi svake strategije vaskularizacije nisu precizno okarakterisani.“
Kroz integrisano poređenje podataka sekvenciranja jednoćelijske RNK (scRNA-sek), studija je procenila različite vaskularizovane ljudske cerebralne organoide stvorene različitim pristupima, nakon čega je usledila analiza ovih skupova podataka u vezi sa podacima o mozgu fetusa. Ovo istraživanje pokazalo je uticaj različitih tehnika vaskularizacije na diferencijaciju tipova ćelija i transkriptomske profile neuronskih i vaskularnih ćelija u ovim organoidima.
Uočeno je da su svi protokoli vaskularizacije poboljšali vrednost korelacije u većini tipova ćelija. „Ovaj nalaz sugeriše da su, bez obzira na tip protokola, vaskularizovani cerebralni organoidi pokazali profil ekspresije gena bliži fetalnom ljudskom mozgu nego nevaskularizovani organoidi“, objašnjava Kataoka.
Takođe su otkrili da je vaskularna indukcija imala transkriptomske efekte na neuronske i vaskularne ćelijske populacije. Vaskularne ćelije fetalnog mozga pokazale su ekspresiju svih markerskih gena, ali su različiti vaskularizovani i vaskularni organoidi imali nedovoljan profil ekspresije. Štaviše, utvrđeno je da ovaj profil ekspresije zavisi od strategije vaskularizacije.
Studija je takođe otkrila važnost interakcije između ćelija sličnih vaskularnim ćelijama i neurona za krvne sudove da razviju svoj cerebrovaskularni-specifičan profil kako bi obavljali svoje vaskularne funkcije karakteristične za mozak, poput krvno-moždane barijere.
Proširujući buduće primene ovih nalaza, Kataoka kaže: „Naši nalazi bi mogli da doprinesu obezbeđivanju realističnijih modela ljudskog mozga sa krvnim sudovima. Ovo ne samo da će pomoći u razvoju boljeg razumevanja ljudskog mozga, već i u ubrzavanju istraživanja o različitim bolesti mozga i omogućiti precizniji skrining lekova“.
Malo je verovatno da će vaskularizovani cerebralni organoidi biti podvrgnuti ćelijskoj smrti i stoga se smatra da će postati standard za buduća istraživanja mozga.
Sadašnje istraživanje je ključno za proizvodnju vaskularizovanih organoida u budućnosti. Evo nade za razvoj vaskularizovanih organoida sa većom vernošću.
