Poznáváme celý svět, ale lidský mozek v nás stále vzbuzuje respekt. Je tak trochu bíle nechutný, přitom nesmírně složitý a samozřejmě záhadný. Je naším prokletím, protože velice toužíme pochopit jak funguje, ale zároveň je prakticky zcela nepřístupný zvídavým experimentům. Zkoumat myší mozky je sice fajn a leccos se dozvíme, není to nicméně úplně ono. Co kdybychom si ale pokusné mozky vypěstovali?
Dneska už to nezní tak šíleně. Jürgen Knoblich z Institutu molekulární biotechnologie Rakouské akademie věd (IMBA) a jeho kolegové dokázali vypěstovat trojrozměrné organoidy, které se nepochybně stanou báječnými modely pro výzkum vývoje lidského mozku a také výzkum onemocnění, která ho doprovázejí. Knoblich a spol. vyrábějí mozkoidy z linií lidských embryonálních kmenových buněk a také indukovaných pluripotentních kmenových buněk (iPSC). Nejprve je vhodnou kombinací genetických faktorů donutí vytvořit vrstvu neuroektodermu, z něhož při normálním vývoji lidského embrya vzniká nervová soustava. Pak kousky neuroektodermu umístí do prostředí 3D tkáňové kultury, kde je obklopí kapkami gelu, které fungují jako lešení pro růst komplexních tkání. Aby rostoucím organoidům zajistili dostatek živin, přemístí je do bioreaktorů, kde nouzí o živiny nestrádají.
A organoidy rostou jako z vody. Za 15 až 20 dní se vytvoří útvary ze souvislého neuroepitelu, které obklopují dutiny plné tekutiny, nápadně připomínající mozkové komory. Po 20 až 30 dnech se v organoidech vytvoří rozpoznatelné oblasti, které do jisté míry odpovídají struktuře lidského mozku, jako například mozková kůra anebo mozková plena. Po dvou měsících vzniknou plně vyvinuté mozkoidy, které už dál nerostou a podle všeho vydrží v prostředí bioreaktoru velice dlouhou dobu. Prozatím to zvládají 10 měsíců a nejeví známky únavy. Růst mozkoidů do ještě větší velikosti nejspíš limituje omezená cirkulace prostředí v kultuře a také nedostatek živin i kyslíku.
Jak jsou vlastně takové mozkoidy užitečné? Knoblich a spol. názorně předvedli, že jejich mozkoidy mají přinejmenším slušný potenciál při studiu poruch vývoje mozku. Badatelé vytvořili indukované pluripotentní kmenové buňky z kůže pacienta s mikrocefalií, čili genetickou poruchou, která vede k nápadnému zmenšení mozku. Z těchto buněk pak vypěstovali mozkoidy, které byly dle očekávaní znatelně menší než mozkoidy z normálních buněk. Detailní analýzy těchto mozkoidů nakonec vedly k hypotéze, že mikrocefalie vzniká v důsledku změny směru dělení kmenových buněk.
Po mozkoidech nejspíš skočí všemi deseti i farmaceutické a chemické laboratoře, které si z nich jistě udělají pokusné králíky. Mozkoidy zatím nemají advokáty, takže s nimi bude možné dělat takřka vše, na co stačí fantazie v laboratoři. Bude na nich možné testovat třeba terapie cílené proti poruchám mozku či nervové soustavy a také vliv různých chemických látek na vývoj lidského mozku. Na podobný výzkum se lidští dobrovolníci shánějí jen velice těžko.
Literatura
ScienceDaily 29.8. 2013, Nature online 28.8. 2013, Wikipedia (Neuroectoderm).