Rotter fik indopereret 'mini­hjerner' af menneskeceller

I laboratorier rundt omkring i verden dyrker forskerne miniversioner af noget, der ligner menneskelige organer. De kaldes organoider.

Blandt andet dyrkes små klynger af hjerneceller, som bliver bygget op på en måde, der minder den tidlige hjerneudvikling hos et foster, og som bliver på størrelse med en linse.

Minihjernerne, som har en struktur, der ligner en rigtig hjerne, skaber sågar hjernebølger.

I et nyt studie har forskere transplanteret minihjerner, der er dyrket med menneskeceller, ind i hovedet på rotter.

Rotterne havde fået påført skader i synscenteret i hjernen. Minihjernerne blev indopereret som et forsøg på at reparere denne skade.

Koblet til øjet

Det viste sig, at minihjernerne blev en del af rottehjernen.

Organoiderne dannede forbindelser til øjet og resten af ​​rotternes synssystem.

I en test observerede forskerne, at nervecellerne i organoiderne reagerede på blinkende lys.

Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Cell Stem Cell.

Reparerer hjernen

»Jeg ser det som et første skridt i at udvikle en ny strategi for at reparere hjernen,« siger Han-Chiao Isaac Chen, der deltog i studiet, til LiveScience.

Han-Chiao Isaac Chen forsker i neurokirurgi ved University of Pennsylvania, USA.

Tanken er, at organoider en dag kan bruges til at genoprette funktionen i hjerneområder, der er blevet skadet ved for eksempel en ulykke, en operation eller et slagtilfælde.

Det er også muligt, at organoider kan bruges til at reducere effekterne af sygdomme, som er skyld i, at nervevæv bliver nedbrudt, som eksempelvis Parkinsons sygdom, siger Han-Chiao Isaac Chen til LiveScience.

Der er dog lang vej igen, før teknologien kan bruges på mennesker.

Sat ind i hullet

I studiet dyrkede forskerne minihjerner i laboratoriet i 80 dage.

De fjernede et stykke af synscentret i hjernen hos rotter. Så placerede de en minihjerne i hullet. Rotterne fik immunsuppressiv medicin, så de menneskelige celler ikke ville blive afstødt.

Herefter fulgte forskerne udviklingen i tre måneder.

Blodkar blev dannet

Minihjernen blev gradvis koblet sammen med rotternes egen hjerne.

Forskerne så, at minihjernerne blev en del af værtshjernen, siger Magnar Bjørås til forskning.no, Videnskab.dk's norske søstersite.

Han er professor ved Norges Teknisk-Naturvidenskabelige Universitet (NTNU) og bruger selv mini-hjerner til forskning i sjældne hjernesygdomme.

En begrænsning, når forskere dyrker minihjerner i laboratoriet, er, at der ikke bliver dannet blodkar med blodtilførsel. Det begrænser størrelsen på ​​de små organoider.

Men i rottehjernen blev minihjernen hurtigt forsynet med blodårer, fortæller Magnar Bjørås. Desuden begyndte nervecellerne i minihjernen at koble sig til rottens egne celler.

»Signalveje, der håndterer synet, blev genoprettet,« siger Magnar Bjørås.

Virus i øjet

Forskerne så, at organoiden havde koblet sig til øjets nethinde og resten af ​​rotternes synscenter. For at bekræfte det, brugte de blandt andet virus, der var farvet.

Virussen kan hoppe fra nervecelle til nervecelle via synapser; forbindelsessteder, hvor der overføres nerveimpulser mellem to nerveceller.

Forskerne sprøjtede virus ind i rotternes øjne. Så kunne de spore koblingerne hele vejen til organoiden, siger Han-Chiao Isaac Chen i en pressemeddelelse.

Forskerne målte også aktiviteten i individuelle celler i minihjernen. De observerede, hvad der skete, når rotterne blev udsat for blinkende lys og hvide og sorte søjler på en skærm.

Responsen i nervecellerne hos rotter med en intakt hjerne og hos rotter med organoider var tilsvarende.

Et skridt mod at helbrede hjerneskader

Magnar Bjørås synes, at studiet er spændende og veludført.

»Det specielle her er, at de har lavet en skade og nu ser, om de kan reparere den.«

Forskere har også tidligere indopereret minihjerner i rottehjerner, hvor det blev vist, at organoiderne kan kobles med rottehjernen. Forskellen her er, at forskerne har indsat minihjernen i et beskadiget område.

Magnar Bjørås fortæller, at meget tyder på, at funktionen blev genoprettet i det skadede område.

»Alle forsøgsopstillingerne peger i den retning.«

Tror du, at det her er et skridt på vejen mod endelig at kunne reparere hjerneskader?

»Ja, det tror jeg bestemt.«

Forskel på, hvor skaden er placeret

Magnar Bjørås fortæller, at en mulighed i fremtiden kan være at lave minihjerner af celler fra patientens egen krop. Det afværger problemet med afstødning.

I dette tilfælde valgte forskerne at arbejde med syn.

Hvis skaden i stedet rammer en del af hjernen, der har at gøre med evner indlært gennem et langt liv, bliver den sværere at reparere.

Man kan ikke få alle koblingerne tilbage, men en transplantation kan gøre det muligt at begynde at lære på ny, forklarer Magnar Bjørås.

Miljøet dirigerer udviklingen

Minihjernerne i studiet bestod af mange typer hjerneceller. De var ikke specialiserede til at håndtere synet. Hvordan kan de så blive en del af rotternes synscenter?

Magnar Bjørås fortæller, at laboratoriet enten laver minihjerner, der indeholder de fleste celletyper eller kan skabe specielle hjerneregioner.

Det styres ud fra det miljø, som minihjernen udvikler sig i, hvilken slags signaler de modtager fra omgivelserne.

I dette studie startede forskerne med en generel minihjerne, men da den blev sat ind i synscentret, begyndte den at tilpasse sig.

»Når man sætter en minihjerne ind, har den faktisk potentiale til at blive integreret hvor som helst i hjernen. Den har hele repertoiret af celler,« siger Magnar Bjørås.

Når minihjernen indsættes i synscentret, bliver den påvirket af ​​omgivelserne.

»Hjernen dirigerer implantatet i den retning, der passer til området.«

Bliver rotterne mere menneskelige?

Forskerne har ikke udført adfærdsforsøg, der fortæller, hvor godt rotterne faktisk kunne se efter transplantationen. Ifølge Live Science arbejdes der på en sådan evaluering.

Hvad sker der ellers, når rotter får menneskeceller i deres hjerner? Kan de få en anderledes oplevelse af sig selv og ændre deres adfærd?

Magnar Bjørås fortæller, at det ved vi kun lidt om endnu.

»Så skal man lave adfærdseksperimenter.«

»For det første er der stadig noget grundlæggende arbejde, der skal gøres for at optimere processen,« siger han.

Ifølge en artikel i The New York Times var der ingen tegn på, at organoiderne gjorde rotter mere menneskelige i et tidligere forsøg.

Det kan være mere risikabelt at indsætte mini-hjerner i dyr, der er tættere beslægtet med mennesker, som for eksempel aber.

Så kan organoiden måske vokse mere og få en større rolle i dyrets mentale processer, står der i artiklen.

©Forskning.no. Oversat af Stephanie Lammers-Clark. Læs den oprindelige artikel her.