Naukowcy z Instytutu Biotechnologii Molekularnej Austriackiej Akademii Nauk opisują na łamach czasopisma Nature technikę, dzięki której można stworzyć w warunkach laboratoryjnych organopodobne formy ludzkiej tkanki mózgowej. Takie „mini mózgi” powstają z pluripotencjalnych komórek macierzystych i można w nich wyróżnić regiony typowe dla budowy ludzkiego mózgu.

Opracowana metoda wykorzystuje znany sposób tworzenia neuroektodermy, będącej warstwą komórek, z których powstaje system nerwowy. Fragmenty tak uzyskanej neuroektodermy zostały umieszczone w hodowli przestrzennej poprzez zawieszenie ich w kroplach żelu stanowiącego środowisko formowania się tkanki. Dodatkowo, dla lepszej dostępności składników odżywczych, hodowlę prowadzono w bioreaktorze z mieszaniem. Po około 4 tygodniach uzyskano organopodobne twory mózgowe. Po 9 tygodniach w ich budowie można było wyróżnić regiony identyczne jak w ludzkim zarodku, chociaż bez analogicznej organizacji przestrzennej.

Opisane przez naukowców doświadczenie obejmowało także eksperyment badawczy pokazujący możliwości aplikacyjne: procedurom poddano również indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste wyprowadzone z materiału pochodzącego od pacjentów cierpiących na mikrocefalię, inaczej małogłowie. Powstające formy „mini mózgów” stały się modelem do zbadania rozwoju mikrocefalii jako schorzenia układu nerwowego. Wykazano, że w przypadku mikrocefalii komórki macierzyste dają początek neuronom szybciej niż komórki macierzyste zdrowej tkanki mózgowej, w związku z czym nie dochodzi wcześniej do wystarczającego zwiększenia populacji samych komórek macierzystych. W efekcie prowadzi to ograniczonego powstawania nowych neuronów. Innymi słowy doświadczenie pokazało, że najprawdopodobniej w mózgu chorego na małogłowie zaburzone są mechanizmy podziału komórek macierzystych, a różnicowanie się zachodzi przedwcześnie, co może stanowić podłoże molekularne schorzenia.

Według naukowców otrzymywane struktury mózgopodobne osiągają maksymalne możliwe rozmiary po 2 miesiącach hodowli. Dalszy wzrost jest limitowany przez brak możliwości dostarczenia tlenu i substancji odżywczych do komórek znajdujących się w głębi formy pozbawionej systemu naczyniowego.

Nowa technika posiada ogromny potencjał aplikacyjny. Model mózgu otrzymywany stosunkowo łatwo i szybko w warunkach in vitro pozwoliłby zminimalizować udział zwierząt w badaniach neurobiologicznych. Przemysł farmaceutyczny i biomedycyna mogą upatrywać w tym osiągnięciu szansy na badania mechanizmów powstawania i rozwoju chorób neurologicznych, a także na testowanie potencjalnych nowych leków.