Onderzoekers van de Johns Hopkins University hebben een baanbrekende multi-regio hersensorganoïde (MRBO) ontwikkeld. Dit in het laboratorium gekweekte model integreert neurale weefsels uit verschillende hersengebieden en bevat rudimentaire bloedvaten. Het model biedt een nauwkeurigere weergave van de menselijke hersenontwikkeling en dient als een waardevol platform voor het bestuderen van complexe neurologische aandoeningen zoals autisme, schizofrenie en de ziekte van Alzheimer.
De MRBO, hoewel klein, bevat ongeveer 80% van de celtypen die in een zich ontwikkelende menselijke hersenen voorkomen, waardoor de interactie tussen meerdere systemen bestudeerd kan worden. Annie Kathuria, de hoofdonderzoeker, verklaarde: "We hebben de volgende generatie hersensorganoïden gemaakt – modellen die nabootsen hoe de volledige hersenen beginnen te ontwikkelen." Deze ontwikkeling markeert een cruciale stap in het begrijpen van neurodevelopmentele en neuropsychiatrische aandoeningen door meerdere hersengebieden en vasculaire structuren te repliceren. Eerdere hersensorganoïden bootsten vaak slechts één hersengebied na, zoals de cortex of de hersenstam. De nieuwe MRBO verenigt echter weefsels uit diverse hersenregio's in één functioneel model. Dit is bereikt door neurale cellen uit verschillende hersengebieden en rudimentaire bloedvaten afzonderlijk te kweken en vervolgens samen te voegen met behulp van kleefeiwitten die fungeren als een biologische superlijm. Naarmate de weefsels zich verbonden, begonnen ze elektrische activiteit te produceren en als een netwerk te reageren. Dit model bootst de kenmerken na van een zich ontwikkelende menselijke foetale hersenen van ongeveer 40 dagen oud.
De introductie van bloedvaten in hersensorganoïden is een significante vooruitgang. Conventionele organoïden missen een vaatstelsel, wat hun fysiologische relevantie en groei beperkt door een tekort aan zuurstof en voedingsstoffen. De aanwezigheid van bloedvaten in de MRBO verbetert niet alleen de overleving en rijping van de cellen, maar opent ook nieuwe mogelijkheden voor onderzoek naar neurovasculaire interacties en de bloed-hersenbarrière. Dit onderzoek kan leiden tot belangrijke doorbraken in het begrijpen van de oorsprong van aandoeningen zoals autisme en schizofrenie. De mogelijkheid om ziekten in real-time te observeren in menselijke hersenmodellen biedt aanzienlijk potentieel voor de ontwikkeling van gerichte behandelingen. Bovendien kunnen deze organoïden de slagingspercentages van medicijnproeven verbeteren, aangezien ongeveer 85-90% van de medicijnen faalt in klinische proeven, met name voor neuropsychiatrische medicijnen waar de faalfrequentie oploopt tot 96%. Door nieuwe medicijnen of behandelingen op de organoïden te testen, kunnen onderzoekers de effectiviteit ervan beter beoordelen. Naarmate wetenschappers dit model verder verfijnen, kunnen ze antwoorden ontrafelen op enkele van de meest hardnekkige mysteries van de hersenen.