Organoizii cultivați în laborator sunt mai stresați decât celulele reale ale creierului

CHICAGO — Celulele creierului crescute în aglomerări în baloane sunt total stresate și confuze. Celulele din aceste aglomerări au identități ambigue și produc mai multe molecule de stres decât celulele prelevate direct din creierul uman, au raportat cercetătorii pe 22 octombrie la reuniunea anuală a Societății pentru Neuroștiință.

Aceste aglomerări celulare sunt cultivate folosind celule stem făcute din piele sau sânge, care, în condițiile potrivite, pot fi induse să formeze grupuri tridimensionale de celule cerebrale. Se crede că aceste clustere, un tip de organoid, recreează unele aspecte ale dezvoltării timpurii a creierului uman, o perioadă care altfel este dificil de studiat (SN: 20/2/18).

Noile rezultate evidențiază diferențe subapreciate între acești organoizi și creierul uman pe care sunt proiectați să le mimeze. „Majoritatea lucrărilor de acolo exaltă virtuțile acestor lucruri”, spune coautorul studiului Arnold Kriegstein, neurobiolog de dezvoltare la Universitatea din California, San Francisco. Dar noul studiu dezvăluie „probleme semnificative pe care nimeni nu le-a abordat încă”.

Kriegstein și colegii sai au comparat activitatea genetică în celulele umane din țesutul cerebral aflat în dezvoltare timpurie cu celulele umane crescute într-un organoid. Celulele din organoizi au avut gene mai active implicate în răspunsurile la stres. Mai mult, aceste celule organoide nu s-au încadrat în categoriile ordonate de celule din țesutul cerebral real. În schimb, unele dintre celulele organoide au prezentat simultan caracteristici a două categorii distincte. „Nu sunt normali”, spune Kriegstein.

Datele din alte laboratoare au arătat același comportament al genelor stresate în celulele organoide, spune coautorul studiului Aparna Bhaduri, neurobiolog de dezvoltare, de asemenea, la UCSF. „Este un fenomen universal”, spune ea.

Descoperirile sunt „satisfăcătoare din punct de vedere științific”, deoarece atrag atenția asupra unei provocări cu care se confruntă câmpul organoizi, spune neurologul Michael Nestor de la Institutul Hussman pentru Autism din Baltimore. „A existat o mulțime de hype” despre potențialul organoizilor creierului, spune el. „Și eu sunt entuziasmat, dar trebuie să facem un pas înapoi. Cred că această lucrare face asta.”

Celulele organoide umane anormale au devenit puțin mai normale atunci când au fost implantate într-un mediu mai primitor – creierul șoarecilor. După ce au crescut câteva săptămâni într-un mediu mai normal, cu aport de sânge, celulele organoide păreau mai puțin stresate. Iar celulele nu mai păreau la fel de confuze cu privire la identitatea lor.

Cercetătorii nu știu exact ce cauzează anomaliile în celulele organoide. S-ar putea să aibă de-a face cu lichidul hrănitor care înconjoară bloburile sau chiar cu diferențele dintre forțele mecanice care le apasă.

Nestor spune că, cu rafinamente, organoizii cultivați în preparatele de laborator pot aproxima mai bine anumite aspecte ale dezvoltării creierului. „Poate exista un amestec de molecule mici sau medii sau reglarea temperaturii care te va duce acolo”, spune el. „Doar că va dura ceva timp să-ți dai seama care este sosul secret.”