幹細胞から実験室で成長させた小さな脳は、初歩的な目の構造を自発的に発達させた、と科学者は報告している。
皿で成長した小さな人間の脳オルガノイドは、左右対称の つの光学カップの成長を示しました。これは、人間の胚の目の構造の発達を反映しています。 この信じられないほどの結果は、眼の分化と発達のプロセス、および眼疾患をよりよく理解するのに役立つ可能性があります。
ドイツのデュッセルドルフ大学病院の神経科学者であるジェイ・ゴパラクリシュナン氏は、「私たちの研究は、光に敏感で、体内に見られるものと同様の細胞型を含む原始的な感覚構造を生成する脳オルガノイドの驚くべき能力を浮き彫りにしています。 「これらのオルガノイドは、胚発生中の脳と眼の相互作用の研究、先天性網膜障害のモデル化、個別化された薬物検査と移植治療のための患者固有の網膜細胞タイプの生成に役立ちます。」
ご想像のとおり、脳オルガノイドは本物の脳ではありません。 これらは人工多能性幹細胞から成長した小さな三次元構造です。細胞は成体から得られ、多くの異なるタイプの組織に成長する可能性を持つ幹細胞に変換されます。
この場合、これらの幹細胞は、思考、感情、または意識に似ていない脳組織の塊に成長する可能性があります. このような「ミニ脳」は、実際の生きた脳の使用が不可能であるか、少なくとも倫理的に困難な研究目的で使用されます。たとえば、薬物に対する反応をテストしたり、特定の悪条件下での細胞の発生を観察したりします。 今回、ゴパラクリシュナンと彼の同僚は、目の発達を観察することを計画しました。
以前の研究では、他の科学者が胚性幹細胞を使用して、胚発生中に眼のほぼ全体になる構造である眼杯を成長させました。 他の研究では、人工多能性幹細胞から眼杯のような構造が開発されました。
Gopalakrishnan のチームは、これらの構造を直接成長させる代わりに、脳オルガノイドの統合部分として成長できるかどうかを確認したかった. これにより、単に光学構造を単独で成長させるのではなく、これら 種類の組織がどのように一緒に成長するかを確認することができます。
オルガノイドの開発に関する以前の研究では、網膜細胞の存在が示されていましたが、それらは光学構造を発達させていなかったため、チームはプロトコルを変更しました。 彼らは、神経細胞分化の初期段階で純粋な神経細胞の発生を強制しようとはせず、目の発生を助けるために酢酸レチノールを培地に加えました.
彼らの慎重に維持された赤ちゃんの脳は、発達の30日目までにすでに眼杯を形成しており、その構造は50日目までにはっきりと見えるようになりました. これは、ヒト胚の目の発達のタイミングと一致しており、これらのオルガノイドがこのプロセスの複雑さを研究するのに役立つ可能性があることを意味します。
他の結果があります。 眼杯には、さまざまな種類の網膜細胞が含まれており、光に反応するニューラル ネットワークに組織化されており、水晶体や角膜組織も含まれていました。 最後に、構造は網膜と脳組織の領域との接続を示しました。
チームが成長させた 314 の脳オルガノイドのうち、73% が眼杯を発達させました。 チームは、大きな可能性を秘めたより詳細な研究のために、これらの構造をより長期間実行可能な状態に保つための戦略を開発したいと考えています。
「高度に特殊化された神経細胞タイプを表示する視胞を含む脳オルガノイドを開発することができ、移植用のパーソナライズされたオルガノイドと網膜色素上皮シートの作成への道を開きます」と彼らは論文に書いています。 「これらは、初期の神経発達障害に起因する網膜症のモデル化に役立つ次世代オルガノイドであると考えています。」
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