Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědcům z několika institucí se podařilo implantovat lidské mozkové organoidy do mozkové kůry myší a ukázat, že pak reagují na vizuální podněty stejným způsobem jako okolní (myší) tkáně. Mezi lidskou a myší tkání se tedy vytvořilo funkční propojení. Unikátní na celém výzkumu mát ovšem hlavně metoda, kterou se celý „systém“ dařilo po několik měsíců sledovat v reálném čase. Vedoucím týmu byla Duygu Kuzum z University of California v San Diegu, první autorkou studie Madison Wilson z téže instituce.
Až dosud většina technik využívaných ke sledování mozkových funkcí nedokázala zachytit aktivitu trvající jen několik milisekund. Nyní vědci dokázali tato omezení překonat pomocí soustavy mikroelektrod z průhledného grafenu a dvoufotonového zobrazování, což je mikroskopická technika, která dokáže zobrazit živou tkáň o tloušťce až jednoho milimetru.
„Žádná jiná studie dosud nebyla schopna zaznamenávat současně optický vstup a elektrickou aktivitu tkáně,“ uvedla Madison Wilson. „Naše experimenty odhalily, že zrakové podněty vyvolávají v organoidech elektrofyziologické reakce, které odpovídají reakcím z okolní kůry.“
Vědci použili nanočástice platiny, aby stokrát snížili impedanci (odpor proti střídavému proudu) grafenových elektrod a zároveň je zachovali průhledné. Nízkoimpedanční grafenové elektrody jsou schopny zaznamenávat a zobrazovat neuronální aktivitu jak na úrovni makroměřítka, tak na úrovni jednotlivých buněk. Umístěním soustavy těchto elektrod na transplantované lidské organoidy byli vědci schopni v reálném čase elektricky zaznamenávat nervovou aktivitu jak z implantovaného organoidu, tak z okolní mozkové kůry myši. Pomocí dvoufotonového zobrazování také pozorovali, že do organoidu prorůstají myší cévy, které implantátu dodávají potřebné živiny a kyslík. Synaptické spojení s okolní tkání myší mozkové kůry navázaly organoidy tři týdny po implantaci.
Když myši s implantovanými organoidy uviděli signál (bílé světlo z diody LED), byly sledovány pod dvoufotonovým mikroskopem. Přitom se zaznamenávala elektrická aktivita v elektrodových kanálech nad organoidy, což ukázalo, že organoidy reagovaly na podnět stejně jako okolní tkáň. Elektrická aktivita se šířila z oblasti nejbližší zrakové kůře v oblasti implantovaných organoidů prostřednictvím funkčních spojení.
Lidské mozkové organoidy rostou z lidských indukovaných pluripotentních kmenových buněk (a ty se zase obvykle vytvářejí z kožních buněk). Jedná se o slibným model pro studium vývoje lidského mozku i řady neurologických onemocnění.
Madison N. Wilson et al, Multimodal monitoring of human cortical organoids implanted in mice reveal functional connection with visual cortex, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-35536-3
Zdroj: Nature Communications / Phys.org
Poznámka: Průvodní tisková zpráva blíže nespecifikuje, jak obě tkáně dokázaly koexistovat (imunita aspol., jde vlastně o mezidruhovou transplantaci)? O myších se v průvodní tiskové zpráva a abstraktu v Nature Communications pouze poznamenává, že byly dospělé.
