Forskare har skapat en detaljerad hjärnorganoide som efterliknar den utvecklande hjärnbarken, komplett med blodkärl som starkt liknar dem i en verklig hjärna. Detta framsteg åtgärdar en nyckellimitering i laboratorieodlade mini-hjärnor, vilket potentiellt tillåter dem att överleva längre och ge djupare insikter i neurologiska tillstånd. Organoiden, odlad från humana stamceller, har jämnt fördelade kärl med ihåliga centrum, vilket markerar ett betydande steg framåt i hjärnforskning.
Hjärnorganoider, ofta kallade mini-hjärnor, har odlats i laboratorier sedan 2013 genom att exponera stamceller för specifika kemiska signaler, vilket bildar kluster som liknar hjärnor i tidiga stadier. Dessa strukturer har erbjudit värdefulla perspektiv på störningar som autism, schizofreni och demens. Dock har en stor utmaning varit deras korta livslängd, vanligtvis bara några månader, eftersom bristen på interna blodkärl förhindrar att syre och näringsämnen når djupare celler. För att övervinna detta odlade Ethan Winkler och hans team vid University of California, San Francisco, humana stamceller i två månader för att generera kortikala organoider, som efterliknar hjärnbarken ansvarig för tänkande, minne och problemlösning. De producerade separat organoider från blodkärls-celler och placerade två av dessa vid varje ände av de kortikala organoiderna. Inom ett par veckor genomträngde kärlen strukturen jämnt. Bildanalys visade att dessa kärl hade ett ihåligt lumen, liknande verkliga hjärnblodkärl. Lois Kistemaker från University Medical Centre Utrecht Brain Centre i Nederländerna framhöll näringsbristproblemet i tidigare modeller och kallade det 'ett mycket stort problem'. Madeline Lancaster, som pionjärade hjärnorganoider vid University of Cambridge, prisade arbetet: 'Demonstrationen av vaskulära nätverk med lumina som de man hittar i verkliga blodkärl är imponerande. Det är ett stort steg.' De nya kärlen uppvisade också egenskaper och genetiska mönster liknande dem i utvecklande hjärnor, inklusive en förbättrad blod-hjärnbarriär som skyddar mot patogener samtidigt som den tillåter utbyte av näringsämnen och avfall. Detta skulle kunna möjliggöra bättre underhåll av organoiderna. Ändå noterade Lancaster begränsningar: fullt fungerande kärl skulle kräva en hjärtliknande pumpmekanism för riktad blodflöde, något forskarna ännu inte uppnått. Resultaten framträder i en preprint på bioRxiv.
