환자로부터 종양을 제거하고 접시에서 연구 할 수있게되면 종양학 분야가 변형되었습니다. Stanford University의 신경 과학자 인 Sergiu Paşca는 정신과가 같은 종류의 혁명을 경험하기를 원합니다. 그러나 뇌는 암보다 훨씬 더 큰 도전을 제시합니다. 의사의 건강한 뇌 피질 조각을 단순히 잘라내는 옵션이 없으면 의사가 종양을 해부 할 수있는 방식으로 뇌 과학자들은 창의력을 발휘해야했습니다.
이제 Paşca는 실험실의 줄기 세포에서 직경이 약 4 밀리미터 인 인간 뇌 조직의 작은 공을 재배하는 다른 연구자들과 합류했습니다. 올바른 화학 물질로부터의 프롬프트로, 이들 배양은 적어도 어느 정도까지 인간 뇌의 실제 영역과 유사한 구조로 몇 주 및 몇 달에 걸쳐 자신을 조직하는 뉴런 및 기타 세포 유형으로 자랍니다. (자격은 혈관과 면역 세포를 포함한 중요한 구성 요소가 누락 되었기 때문에 자격이 필요합니다.) 연구자들은이 조직 공학의 위업이 기본 뇌 연구, 질병 모델링 및 개인화 된 약에서 바다 변화를 가져올 것이라고 낙관적입니다.
.지난 5 년 동안 과학자들은 이러한“미니 브레인”또는 뇌 오가 노이드를 실제처럼 만들기 위해 노력해 왔습니다. 예를 들어, 이달 초, Quanta 실제 뇌에서와 같이 뉴런이 한 영역에서 다른 지역으로 마이그레이션 할 수있는 전뇌 회로 조립을위한 새로운 방법에 대해보고되었습니다.
그러나 현재까지 연구 된 대부분의 문화는 발달의 첫 삼 분기에 뇌를 모방합니다. 자폐증 및 정신 분열증과 같은 신경 발달 장애와 관련된 과정이 나중에, 2 차 또는 3 분기 또는 출생 후에도 시작된다는 증거가 증가하고 있습니다. 그 광범위한 시간에 걸친 뇌 조성의 변화는 세포 내 수준에서도 심오 할 수 있으며, 이는 초기 태아 미니 브레인의 연구 가치를 억제하는 것처럼 보일 것입니다.
Neuron 에 최근에 발표 된 연구에서 그러나 Paşca와 그의 팀은 미니 브레인을 전례없는 수명으로 밀어 내면서 그 장애물을 방해했을 것입니다. 그들은 거의 2 년 동안 뇌 오가 노이드를 양육하여 가장 오래 지속되는 인간 세포 배양을 기록했습니다. (인터뷰에서 Paşca는 일부 오가 노이드는 850 일 이상 지속된다고 덧붙였다.) 미니 브레인의 가치를 보여주기 위해 과학자들은 개발하기가 느리고 검사하기 어려운 이전 세포 배양 연구에서 크게 무시한 뇌 세포의 성숙에 초점을 맞추었다.
.성상 세포는 뇌의 백색 물질의 상당 부분을 구성하고 회백질에서 뉴런을 크게 수보다 크게하는 크고 비 뉴런, 별 모양의 세포입니다. 과학자들은 최근에 성상 세포가 수행하는 중요한 직업을 이해하기 시작했습니다. 그들은 뉴런이 시냅스를 형성하고 더 이상 필요하지 않을 때 그들을 가지도록 도와줍니다. 그들은 혈관과 연결됩니다. 그들은 뇌의 외상을 감지합니다. 그러나 성상 세포는 또한 근 위축성 측면 경화증 (ALS 또는 Lou Gehrig 's Disease와 같은 신경 퇴행성 조건에서 역할을하며 신경 발달 장애에 기여하는 것으로 의심됩니다.
몇 년 전, Paşca는 Stanford 동료 인 Ben Barres와 협력하여 성상 세포 발달에 대해 오가 노이드가 무엇을 드러 낼지 확인했습니다. Barres의 실험실은 수년간 성상 세포 및 기타 백색 산물 세포를 연구 해 왔으며, 최근 태아의 성상 세포가 산후 뇌의 형태와 유전자 발현이 크게 다른 방식과 유전자 발현이 크게 다른 방법을 식별하기 시작했습니다 (그와 그의 공동 저자는 뉴런의 차이를 설명했습니다. 2016 년 1 월). Paşca가 오가 노이드 성장을 연장하기 위해 개발 한 기술을 사용하여 Paşca와 Barres는 오래된 미니 브레인이 실제 뇌에서 세포의 발달 패턴과 일치하는 더 성숙한 성상 세포를 생성 할 것인지 확인할 수있었습니다.
결과는 현저한 유사성을 보여 주었다. 오가 노이드 성장의 첫 5 개월 동안, 성상 세포는 매우 활성화되어 태아가 자궁에서 자라는 동안처럼 신경 사이의 시냅스 연결에서 빠르게 곱하고 식습관을 섭취했습니다. 그러나 9 개월 후, organoid 성상 세포는 출생 후 뇌 세포에서 장벽이 관찰 된 것과 비슷한 더 성숙한 상태에 도달했습니다. 그들은 다른 유전자 세트를 발현하기 시작했고, 그들의 활동의 대부분은 성숙을 촉진하기 위해 인근 뉴런에서 칼슘 신호를 촉진하는 것과 같은 더 많은지지 기능으로 전환되었습니다.
.“뉴런은 쉽습니다. 우리는 인간 줄기 세포에서 수많은 뉴런을 만들 수있는 프로토콜이 있습니다. 샌디에고 캘리포니아 대학교 (University of California)의 교수 인 Alysson Muotri는이 연구에 참여하지 않은 Alysson Muotri가 말했다. "우리는이 연구 전에 충분히 오래 기다리면 성숙한 성상 세포를 얻는 것이 가능하다는 것을 결코 알지 못했습니다."
이 팀의 연구 결과는 인간 뇌 발달을 연구 할 수있는 새로운 기회를 열어줍니다. 이러한 오가 노이드는 성상 세포가 어떻게 성숙하는지에 대한 더 많은 것을 배우기위한 모델 일뿐 만 아니라, 펜실베이니아 대학의 신경 과학자 인 Guo-Liing에 따르면, 연구에 참여하지 않은 Guo-Liing에 따르면, 신경과 성상 세포를 모두 포함하는 질병을 연구하는 좋은 시스템이 될 수도 있습니다.
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이를 위해 Paşca와 그의 동료들은 2 년 동안 오염되지 않은 세포 배양을 유지하는 것이 장기적으로 지속될 수 없기 때문에 오가 노이드 세포를 성숙하게 만드는 더 빠른 방법을 찾기 위해 노력하고 있습니다. 또한 질병 모델링에도 실용적이지 않습니다. 특히 종양학자가 종양과 마찬가지로 샘플링 된 세포에서 직접 오가 노이드를 성장시키는 목표로 개별 환자의 특정 질병을 반영하기 위해 유전자 발현을 조작하는 것이 희망이라면, 특히. 그러나 개선의 필요성에도 불구하고 Paşca는 오르노 드 접근법의 비 침습적이고 개인화 된 특성이 신경 의학에 어떤 의미가 있는지에 대해 흥분하고 있습니다. "이제 우리는 정신 장애로 이어지기 위해 태아 발달에서 나중에 잘못 될 수있는 것에 대해 질문하기 시작할 수 있습니다."
