Kunne 'mini-hjerner' erstatte dyremodeller i laboratoriet?


Kunne 'mini-hjerner' erstatte dyremodeller i laboratoriet?

Dyremodeller for sygdom er en væsentlig del af lægemiddelforsøg, i hvert fald for nu. Ny forskning på en ny måde at producere hjerneceller på kan føre til en mere omkostningseffektiv og etisk måde at teste fremtidens stoffer på.

Ansøgningerne til minihjerneafdækningen omfatter næsten hele neurofarmakologisk undersøgelse.

Billedkredit: Dr. Thomas Hartung, Johns Hopkins Bloomberg Folkesundhedskolen

Dyreforsøg er næsten lige så gamle som medicinsk videnskab selv, men deres historie og anvendelighed forhindrer dem ikke i at være et kontroversielt emne.

Eventuelle mulige ruter for at minimere deres brug fortsættes uafbrudt.

Hundredusinder af dyr anvendes til neurologisk forskning på årsbasis. Men omkring 95% af stoffer, der viser succes hos dyr, virker ikke hos mennesker.

Banebrydende forskning i voksende fungerende hjernevæv håber at erstatte vores afhængighed af skabninger.

Forskere ved Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health i Baltimore, MD, håber, at deres nye minihjerne eventuelt vil overtage fra standard dyrebaseret neurologisk forskning.

Fødslen af ​​mini-hjernen

Center for alternativer til dyreforsøg (CAAT) hos Johns Hopkins har været i spidsen for cellekulturmetoder i 35 år. Dr. Thomas Hartung og hans team på CAAT arbejder på at udvikle miniaturehjerne bestående af ægte, fungerende sammenhængende neuroner.

I øjeblikket består humane cellekulturer af kun en type celle, og disse celler er ikke sammenkoblet på nogen måde. Cellerne genereres ofte fra enten en resekteret tumor eller embryonale stamceller, der begge bærer deres egne etiske problemer.

Dr. Hartungs banebrydende mini-hjerner er skåret af en anden klud. De er konstrueret ved hjælp af hudceller fra raske patienter "omprogrammeret" for at blive stamceller. Som sådan omgår disse celler, der er kendt som inducerede pluripotente stamceller (iPSCs), det etiske minefelt.

Cellerne er genetisk tilpasset til at komme ind i en embryonisk stamcellelignende tilstand og stimuleres til at vokse til hjerneceller.

Størrelse, brug og anvendelighed

Man håber, at disse bolde af celler vil være nyttige til undersøgelser af etiologien og behandlingen af ​​mange sygdomme, herunder Alzheimers, Parkinsons og autisme. Projekter, der bruger minihjerne til at studere virusinfektioner, traumer og slagtilfælde, er allerede i gang.

Mini-hjernerne, kun 350 μm på tværs, består af 10.000-20.000 individuelle hjerneceller. Omkring 100 af disse identiske grupper af celler kan let dyrkes i en enkelt petriskål. I modsætning til standardcellekulturer indeholder de en række funktionelle, forbundne hjerneceller, herunder astrocytter og oligodendrocytter.

Mini-hjernerne efterligner den embryonale hjerne, og forskere er i stand til at observere nervens myelinskede vokse og se, da de udvikler spontan elektrisk signalering.

Dr. Hartung søger at patentere mini-hjernerne og har oprettet et firma kaldet ORGANOME til at markedsføre og sælge dem til laboratorier.

I enhver form for forskning er omkostningerne altid et problem; Medical-Diag.com Spurgte Dr. Hartung, hvordan disse miniaturehjerne ville finansielt sammenligne med brugen af ​​eksisterende musemodeller. Han sagde, at "en pris for mini-hjernerne ikke er blevet indstillet, men vil være i rangorden af ​​en laboratorie rotte ($ 20-30)."

Selvfølgelig er prisen på selve rotten kun en lille del af kostprisen ved en dyreforsøg. Dr. Hartung fortsætter med at forklare, at "en udvikling neurotoksicitet undersøgelse, som vores model er forudbestemt, bruger 1.400 rotter og koster omkring 1,4 millioner dollars for et stof." At lave dårlige valg i lægemiddelforsøg kan være utrolig dyrt.

Fremtiden for mini-hjernen

Holdet håber, at mini-hjernens fremtid vil være lys. De potentielle anvendelser er legion og udviklinger ved hjælp af nye celletyper åbner mulighederne endnu bredere.

Ved at anvende hudceller fra personer med genetiske sygdomme vil forskere kunne eksperimentere med cellelinier med specifikke genetiske ændringer. Dr. Hartung mener, at hjernerne vil være nyttige til forskning i ulovlige stoffer, e-cigaretter, kemiske trusselmidler og sygdomsmodeller af infektion.

Medical-Diag.com Spurgte, om holdet planlagde at øge hjernens størrelse i fremtiden for at tilføje ekstra niveauer af kompleksitet. Dr. Hartung sagde:

Det første problem er ilt og næringsstofforsyning i midten. Vi stopper i en størrelse, hvor dette ikke begrænser. Fortsat hjernens udvikling fører også til dannelsen af ​​mange strukturer, hvilket gør det vanskeligt at kontrollere.

Hver mini-hjerne er så individuel. Vores cellekugler, efter 10 uger, er homogene og identiske, en stor fordel for at sammenligne stofvirkninger."

Fremtiden for minihjernen virker helt klart lyse. Et let replikerbart udvalg af identiske neurale celler, der sendes til dit laboratorium til prisen for en mus. Måske kunne dette stave enden for dyreforsøg i neurologisk forskning.

Medical-Diag.com For nylig dækket forskning om, hvordan miniaturehjerner vokset fra hudceller kunne give indsigt i autisme.

Thorium. (Video Medicinsk Og Professionel 2022).

Afsnit Spørgsmål På Medicin: Medicinsk praksis