인간의 뇌는 일상적으로 알려진 우주에서 가장 복잡한 대상으로 묘사됩니다. 그러므로 실험실 접시에서 자라는 뇌 세포의 완두콩 크기의 덩어리가 신경 과학자에게 맹목적으로 유용 할 수있는 것 같지는 않습니다. 그럼에도 불구하고, 많은 연구자들은 이제 공식적으로 뇌 오가 노이드라고 불리는 이러한 호기심 많은 생물학적 시스템을 기쁘게 배양하고 있으며 공식적으로 미니 브레인으로 알려져 있습니다. 오가 노이드를 사용하면 연구자들은 살아있는 인간 뇌가 어떻게 발달하는지에 대한 실험을 수행 할 수 있습니다. - 실제와 함께 불가능한 (또는 생각할 수없는) 실험
오늘날 존재하는 뇌 오가 노이드는“뇌”라벨, 미니 등을 얻지 못한다. 그러나 최근 간행물의 트리오는 뇌-유기 과학이 모퉁이를 돌릴 수 있으며, 그러한 뇌 연구의 미래는 전체 뇌의 작은 완벽한 복제본을 만들려고 노력하는 데 덜 의존 할 수 있으며, 빌딩 블록처럼 함께 스냅 할 수있는 뇌 부분을 개발하는 매우 복제 가능한 모듈을 만드는 데 더 의존 할 수 있습니다. 상호 교환 가능한 부품이 대량 생산과 산업 혁명을 가능하게하는 것처럼 일관된 특성을 갖고 필요에 따라 결합 할 수있는 오가 노이드는 인간의 뇌가 어떻게 발달하는지 이해하는 데 혁명 속도를 높이는 데 도움이 될 수 있습니다.
2013 년 오스트리아 과학 아카데미의 매들린 랭커스터 (Madeline Lancaster)는지지적인 겔에서 자라는 줄기 세포가 조직화되고 기능하는 뇌 조직의 작은 구형 덩어리를 형성 할 수 있음을 발견했을 때 최초의 진정한 뇌 오가 노이드를 만들었습니다. 진정한 미니 브레인 대학은 곧 전 세계 실험실의 다양한 프로토콜로 번성했습니다.
그러나 참을성있는 실험가들의 좌절에 비해, 미니 브레인의 실제와 유사성은 지금까지 갔다. 그들의 축소 된 해부는 왜곡되었다. 그들은 혈관과 조직 층이 부족했다. 뉴런은 존재했지만 뇌의지지 백질을 구성하는 중요한 신경교 세포는 종종 누락되었습니다.
무엇보다도 오가 노이드의 불일치였습니다. 그들은 서로 너무 달랐습니다. 샌프란시스코 캘리포니아 대학의 발달 및 줄기 세포 생물학 프로그램 책임자 인 Arnold Kriegstein에 따르면 과학자들이 동일한 성장 프로토콜과 동일한 출발 재료를 사용했을 때조차도 오가 노이드를 통일하기가 어려웠습니다. "이것은 제대로 제어 된 실험을하거나 유효한 결론을 내리는 것이 매우 어렵습니다."라고 그는 설명했다.
.연구자들은 초기 단계 오가 노이드를 성장 인자로 치료함으로써 문제가있는 변동성을 줄일 수 있으며, 이는 덜 다양한 뉴런 세트로 더 일관되게 차별화 할 수 있습니다. 그러나 실제 뇌 네트워크는 세포 유형의 기능적 이불이기 때문에 그 일관성은 관련성을 희생시킬 것입니다. 그 중 일부는 다른 뇌 영역에서 마이그레이션되는 반면 일부는 제자리에 발생합니다.
예를 들어, 인간 피질에서, 뉴런의 약 20 % (억제 효과가있는 뉴런)라고 불리는 뉴런의 약 20 %가 내측 신경절 감정 (MGE)이라고 불리는 뇌의 중심에서 이동합니다. 피질에 대한 지나치게 단순화 된 오가 노이드 모델은 모든 뉴런을 놓치고 있으므로 발달하는 뇌가 흥분성과 억제 신호의 균형을 어떻게 균형시키는 지 연구하는 데 쓸모가 없을 것입니다.
이러한 문제로부터의 구원은 세 그룹의 최근 결과와 함께 도달했을 수 있습니다. 그들은 미니 브레인을 구축하는 데 거의 모듈 식 접근의 가능성을 지적하며, 이는 다른 개발중인 뇌 영역을 대표하는 비교적 단순한 오가 노이드를 성장시킨 다음 서로 연결할 수있게하는 것입니다.
.이 결과 중 가장 최근 결과는 2 주 전에 세포 줄기 세포에서 발표되었습니다. Yale Stem Cell Center에 기반을 둔 그룹에 의해. 실험의 첫 번째 단계에서, 그들은 인간 다 능성 줄기 세포 (일부 혈액, 다른 일부는 배아에서 유래)를 사용하여 피질과 MGE의 별도의 오가 노이드 복제본을 생성했습니다. 그런 다음 연구원들은 볼 모양의 오가 노이드의 혼합 쌍이 나란히 자랍니다. 몇 주에 걸쳐, 오가 노이드 쌍이 융합되었습니다. 가장 중요한 것은 Yale 팀은 적절한 뇌 발달에 따라 MGE 오가 노이드의 억제 된 뉴런이 피질 오가 노이드 덩어리로 이동하여 발달하는 태아 뇌에서와 마찬가지로 신경 네트워크에 스스로를 통합하기 시작했다고 보았습니다.
.올해 초 Stanford University School of Medicine과 오스트리아 과학 아카데미 팀은 피질과 MGE 오가 노이드를 개발 한 후 융합 한 유사한 실험에 대한 보고서를 발표했습니다. 연구원들이 줄기 세포를 어떻게 동원하여 오가 노이드가되는지, 어떻게 성장하는 오가 노이드를 육성했는지, 그리고 그들이 도출 된 세포에서 실행 한 테스트와 같은 세 가지 연구는 세부 사항이 크게 다릅니다. 그러나 그들은 모두 융합 된 오가 노이드가 흥분성 뉴런, 억제 뉴런 및지지 세포의 생명과 같은 혼합으로 신경망을 생성했으며, 오래된 유형의 미니 브레인 오가 노이드보다 더 안정적으로 개발 될 수 있음을 발견했다.
.Kriegstein에게, 세 가지 실험은 모두 오가 노이드의 세포가 기회가 주어지면 성숙하고 건강한 조직으로 쉽게 변형 될 것임을 아름답게 보여줍니다. "조직이 특정 발달 궤적을 동축시킨 후에는 실제로 최소한의 교육으로 자체적으로 잘 도달 할 수 있습니다." 그는 특수 오가 노이드가 신경 과학자의 탐구에 새로운 수준의 실험 제어를 가져올 수 있다고 생각합니다. 과학자들은 뇌의 하위 영역 내에서 개발에 대한 정보를 위해 다른 뇌 오가 노이드를 조사 할 수 있습니다. 그리고 결합 된 플랫폼을 사용하여 이들 세포들이 서로를 마이그레이션하고 만나기 시작하면 이러한 세포가 상호 작용하는 방법을 연구하는 방법을 연구 할 수 있습니다.
Yale Study를 이끌었던 유전학 부교수 인 히닝 파크 (In-Hyun Park)는 오가 노이드가 자폐증 및 정신 분열증과 같은 특정 신경 정신병 조건의 발달 뿌리에 대한 예비 조사에 이미 유용 할 수 있기를 희망합니다. Park는 이러한 조건에서“흥분성과 억제 신경 활동 사이에는 불균형이있는 것 같습니다. 따라서 이러한 질병은 우리가 개발 한 현재 모델을 사용하여 연구 할 수 있습니다.”
그러나 Kriegstein은 오가 노이드 실험에서 임상 적 중요성을 찾기 위해 서두르지 말아야한다고 경고합니다. "우리가 실제로 부족한 것은 이러한 오가 노이드가 정상적인 상태를 얼마나 잘 모방하고 있는지 교정하기위한 인간 뇌 발달의 황금 표준입니다."
Park에 따르면 Organoid Research가 결국 발견 할 수있는 응용 분야에서 발견 된 필수 단계는 생명에 더 진실한 오가 노이드를 생산하는 방법을 배우는 것으로 구성됩니다. 그는 또한 실험실에서 우리 머리에서 자라는 것에 대한보다 완벽하고 정확한 스탠드 인 실험실에서 미니 브레인을 만들 수 있다는 희망을 포기하지 않았습니다. 어쩌면 그렇게하는 데는 오가 노이드 서브 유닛의 복잡한 융합이 포함되거나, 배아 단계를 통해 오르 오노이드를 지시하기 위해 성장 매체와 화학 물질의보다 정교한 사용을 요구할 것입니다. Park는“전뇌와 중뇌와 뒷뇌로 구성된 인간 뇌 오 오노 노이드를 생성하는 접근 방식이 있어야한다”고 말했다.
Jordana Cepelewicz는이 기사에 대한보고를 기여했습니다.
이 기사는 Wired.com과 Investigacionyciencia.es에서 스페인어로 재 인쇄되었습니다. .
