실험실에서 자란 인간 뇌 조직의 자체 조직 덩어리는 신경 정신 장애를 치료하는 새로운 방법을 찾기위한 단계에서 신생아 쥐의 신경계에 성공적으로 이식되었습니다.
줄기 세포로부터 인간 피질의 단순화 된 모델과 비슷하게 개발 된 3D 오가 노이드는 각 쥐의 피질의 주변 조직과 연결되고 통합되어 설치류 자체의 뇌의 기능적 부분을 형성하여 감각 인식과 관련된 활동을 나타낸다.
.Stanford University의 신경 과학자 Sergiu Pașca가 이끄는 연구원 팀에 따르면, 접시 성장 오가 노이드의 한계를 극복하고 살아있는 시스템에서 인간의 뇌 발달과 질병을 모델링하기위한 새로운 플랫폼을 제공합니다.
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Pașca는 언론 브리핑에서 "실험실이 수행 한 대부분의 작업은 생물학적 수준에서 정신 장애를 이해하려는 이러한 사명에 의해 동기 부여되어 실제로 효과적인 치료제를 찾을 수 있도록 동기를 부여 받았다"고 설명했다.
"자폐증과 정신 분열증과 같은 이러한 정신과 적 조건 중 대부분은 독창적 인 인간이거나 적어도 인간 뇌의 독특한 특징에 고정되어있을 것입니다. 그리고 인간의 뇌는 확실히 접근하기 쉽지 않았으며, 이는 이러한 조건의 생물학을 이해하는 데있어 우리가하는 진보를 배제했습니다."
.2008 년에 과학자들은 유도 된 다 능성 줄기 세포로부터 성장한 뇌 세포를 돌파시켰다. 성인 인간으로부터 수확 된 성숙 세포는 리버스 엔지니어링 (또는 유도)을 통해이를 줄기 세포의 '빈'상태로 되돌려 놓았다.
이들 줄기 세포는 뇌 세포로 발달하도록 안내되었고, 과학자들은 오가 노이드라고 불리는 뇌와 같은 조직의 덩어리를 형성하기 위해 재배되었다. 주름진 외부 피질과 같은 뇌 해부학의 주요 영역의 이러한 모델은 기능을 연구하고 뇌의 발달을 밀접하게 개발하는 데 사용될 수 있습니다.
그것들만큼 유용한, 시험 관내 피질 오가 노이드는 한계가있다. 그들은 살아있는 시스템과 연결되어 있지 않기 때문에 성숙을 완성하지 않고 연구자들이 뇌의 다른 주요 부분과 어떻게 통합되는지 관찰 할 수있는 기회를 박탈합니다.
.또한 접시의 뇌 오 오노 노이드는 과학자들이 식별 할 수있는 결함의 행동 적 결과를 밝힐 수 없습니다. 정신 장애는 행동에 의해 정의되기 때문에, 이는 이러한 장애의 생리 학적 특성을 식별하는 능력을 강화합니다.
이전 연구에서 과학자들은 인간 뇌 오 오노 노이드를 성인 쥐의 뇌에 이식함으로써 이러한 장애물을 극복하려고 노력했습니다. 발달 불일치로 인해 이식은 취하지 않았다 :오가 노이드의 발달 뉴런은 성인 쥐 뇌의 완전히 발달 된 네트워크와 강한 연결을 형성 할 수 없었다.
.그래서 Paeaca와 그의 동료들은 다른 것을 시도했습니다. 인간의 뇌 조직을 신생아 쥐의 두뇌에 이식하는데, 그의 뇌는 아직 발달하고 성숙하지 않은 신생아 쥐의 두뇌에 이식했습니다.
인간의 피질 오가 노이드를 접시에서 배양 한 다음 며칠이 지났을 때 쥐 새끼의 쥐 새끼의 감각 정보를 받고 처리하는 뇌 영역 (뇌 영역)으로 직접 이식 하였다. 이 래트들은 140 일 동안 성인으로 자라도록 맡겼습니다 (쥐는 6 주에서 12 주 사이에 완전히 성숙합니다).
.그런 다음 과학자들은 쥐를 연구했습니다. 그들은 청색광 시뮬레이션에 반응하기 위해 오가 노이드를 유전자 조작을했으며, 청색광이 빛날 때 뉴런을 활성화시켰다. 인간 뉴런에 대한 이러한 자극은 쥐가 물을 받기 위해 주둥이를 핥도록 훈련되는 동안 수행되었다. 나중에, 푸른 빛이 오가 노이드에 비친 후, 쥐는 자동으로 핥아 줄 것입니다 - 대조군에서는 보이지 않는 반응을 나타냅니다.
이것은 쥐 뇌의 일부로 오가 노이드 기능이었을뿐만 아니라 보상 추구 행동을 유도 할 수 있음을 나타냅니다.
오가 노이드의 또 다른 뉴런 그룹은 과학자가 쥐의 수염을 밀었을 때 활성을 보여 주었다 - 뉴런이 감각 자극에 반응 할 수 있다는 증거.
티모시 증후군이라는 유전 질환을 가진 3 명의 인간 환자로부터 배양 된 뇌 세포도 일부 오가 노이드에도 사용되었다. 티모시 증후군은 심장, 숫자 및 신경계에 영향을 미치며 일반적으로 조기 사망을 초래합니다.
행동 테스트 후, 래트를 안락사시키고 뇌를 추출하고 해부하여 연구원들이 세포 수준에서 오가 노이드의 통합을 관찰 할 수있게 하였다. 그들은 오가 노이드 뉴런이 시험 관내에서 자란 뉴런보다 훨씬 커져 쥐의 뇌로 확장되고 고유 쥐 뉴런으로 네트워크를 형성하는 것을 발견했습니다.
.티모시 증후군 이식이있는 쥐의 뉴런은 정교한 형태를 덜 나타내었고, 대조군과 비교하여 주변 뇌 조직과 다른 시냅스 연결을 형성했다. 이것은 새로운 발견이며 접시의 뇌 오 오노 노이드에서 발견 될 수 없었습니다.
이 플랫폼에는 여전히 약간의 한계가 있지만 팀은 뇌 발달과 질병을 이해하기위한 강력한 새로운 도구가 될 가능성이 있다고 생각합니다.
"전반적 으로이 생체 내 플랫폼은 인간 뇌 발달과 질병에 대한 시험 관내 연구를 보완하는 강력한 자원을 나타냅니다."
"우리는이 플랫폼이 다른 방법으로 애매 모호한 환자 유래 세포에서 새로운 회로 수준의 표현형을 발견하고 새로운 치료 전략을 테스트 할 수있을 것으로 기대합니다."
.이 연구는 Nature 에 발표되었습니다 .
