Uusi tutkimus osoittaa, että "miniaivot" voisivat nopeuttaa Alzheimerin taudin hoitojen kehittämistä.

Saskatchewanin yliopiston (USask) tutkija luo innovatiivisen uuden menetelmän avulla kantasoluista pienoiskokoisia pseudoelimiä Alzheimerin taudin diagnosoimiseksi ja hoitamiseksi.

Kun tohtori Tyler Wenzel keksi ensimmäisen kerran ajatuksen miniatyyriaivojen luomisesta kantasoluista, hän ei tiennyt, kuinka menestyksekkäitä hänen luomuksensa olisivat. Nyt Wenzelin "miniatyyriaivot" voisivat mullistaa Alzheimerin taudin ja muiden aivosairauksien diagnosoinnin ja hoidon.

"Emme villeimmissä unissammekaan uskoneet, että hullu ideamme toimisi", hän sanoi. "Näitä [miniaivoja] voitaisiin käyttää verestä valmistettuna diagnostiikkatyökaluna."

Wenzel, lääketieteellisen tiedekunnan psykiatrian laitoksen postdoc-tutkija, kehitti "mini-aivojen" ajatuksen – tai muodollisemmin ainutlaatuisen aivoorganoidin mallin – tohtori Darrell Musson, Ph.D., ohjauksessa.

Ihmisen kantasoluja voidaan manipuloida lähes miksi tahansa muuksi kehon soluksi. Ihmisverestä otetuista kantasoluista Wenzel pystyi luomaan noin kolmen millimetrin kokoisen miniatyyrikokoisen keinotekoisen elimen, joka muistuttaa visuaalisesti purukuminpalaa, jota joku on yrittänyt silottaa uudelleen.

Nämä "mini-aivot" luodaan luomalla kantasoluja verinäytteestä ja muuntamalla nämä kantasolut toimiviksi aivosoluiksi. Pienten synteettisten organoidien käyttö tutkimuksessa ei ole uusi konsepti, mutta Wenzelin laboratoriossa kehitetyt "mini-aivot" ovat ainutlaatuisia. Kuten Wenzelin artikkelissa Frontiers of Cellular Neuroscience -lehdessä kuvataan, hänen laboratorionsa aivot koostuvat neljästä erityyppisestä aivosolusta, kun taas useimmat aivoorganoidit koostuvat vain neuroneista.

Testeissä Wenzelin "mini-aivot" heijastavat tarkemmin aikuisen ihmisen aivoja, mikä mahdollistaa yksityiskohtaisemmat tutkimukset aikuisten neurologisista sairauksista, kuten Alzheimerin taudista.

Ja niille Alzheimerin tautia sairastavien ihmisten kantasoluista luoduille "mini-aivoille" Wenzel havaitsi, että keinotekoinen elin osoitti Alzheimerin taudin oireita – vain pienemmässä mittakaavassa.

"Jos kantasoluista voi tulla mitä tahansa solua ihmiskehossa, kysymys kuului: 'Voimmeko luoda jotain, joka muistuttaa kokonaista elintä?'" Wenzel sanoi. "Kehittäessämme tätä minulla oli tämä hullu idea, että jos nämä olisivat oikeasti ihmisaivoja, jos potilaalla olisi Alzheimerin taudin kaltainen sairaus ja kasvattaisimme 'mini-aivot', niin teoriassa tuossa pienessä aivossa olisi Alzheimerin tauti."

Wenzel huomautti, että tällä teknologialla on potentiaalia muuttaa tapaa, jolla Alzheimerin tautia sairastaville tarjotaan terveydenhuoltoa, erityisesti maaseudulla ja syrjäseuduilla. Tämä uraauurtava tutkimus on jo saanut tukea Kanadan Alzheimer-yhdistykseltä.

Jos Wenzel ja hänen kollegansa pystyvät luomaan luotettavan tavan diagnosoida ja hoitaa neurologisia sairauksia, kuten Alzheimerin tautia, käyttämällä vain pientä verinäytettä – jolla on suhteellisen pitkä säilyvyysaika ja joka voidaan toimittaa kuriirilla – sen sijaan, että potilaiden tarvitsisi matkustaa sairaaloihin tai erikoisklinikoille, se voisi säästää merkittävästi terveydenhuollon resursseja ja vähentää potilaiden taakkaa.

"Teoriassa, jos tämä työkalu toimii niin kuin luulemme, voisimme vain lähettää verinäytteen La Lochesta tai La Rongesta yliopistolle ja diagnosoida sinut sillä tavalla", hän sanoi.

Alustava todiste "miniaivojen" konseptista on ollut erittäin rohkaiseva – mikä tarkoittaa, että Wenzelin seuraava askel on laajentaa testausta suurempaan potilasryhmään.

Tutkijat ovat myös kiinnostuneita laajentamaan mini-aivotutkimuksensa laajuutta. Jos he pystyvät vahvistamaan, että mini-aivot heijastavat tarkasti muita aivosairauksia tai neurologisia tiloja, niitä voitaisiin käyttää diagnoosien nopeuttamiseen tai lääkkeiden tehokkuuden testaamiseen potilailla, Wenzel sanoi.

Esimerkkinä Wenzel mainitsi pitkät odotusajat psykiatrin vastaanotolle Saskatchewanissa. Jos "miniaivoja" voitaisiin käyttää testaamaan, mikä masennuslääke toimii parhaiten masentuneelle potilaalle, se voisi merkittävästi lyhentää lääkärissä käyntiin ja reseptin saamiseen kuluvaa aikaa.

Petrimaljassa oleva ”miniaivo” – Alzheimerin tautia sairastavien ihmisten kantasoluista luodut organoidit osoittavat Alzheimerin taudin piirteitä, vain pienemmässä mittakaavassa. Kuva: USask/David Stobbe.

Wenzel, entinen lukion luonnontieteiden opettaja, joka siirtyi tutkimuksen ja akateemisen maailman pariin, sanoi, että "tutkimuksen ydin" – hypoteesin keksiminen ja sen testaamisen lähestyminen kokeessa – innostaa häntä työssään.

Alkuperäisten "miniaivojen" hämmästyttävä menestys oli niin hämmästyttävää, että Wenzel myönsi, ettei hän vieläkään pysty täysin ymmärtämään sitä.

"Olen edelleen epäuskoinen, mutta on myös uskomattoman motivoivaa, että jotain tällaista on tapahtunut", Wenzel sanoi. "Se antaa minulle jotain, jonka uskon vaikuttavan yhteiskuntaan ja tekevän todellisen eron ja luovan muutoksen... sillä on potentiaalia muuttaa lääketieteen maisemaa."

Työn tuloksia on kuvattu yksityiskohtaisesti Frontiers in Cellular Neuroscience -lehdessä julkaistussa artikkelissa.