På laboratorier rundt om i verden dyrker forskere mini-versjoner av noe som minner om menneskelige organer. Dette kalles organoider.
Blant annet dyrkes det små klumper med hjerneceller. De de bygger seg opp på en måte som ligner tidlig hjerneutvikling i fosterlivet og blir på størrelse med en linse.
Det viste seg at minihjernene ble en del av rottehjernen.
Organoidene dannet forbindelser til øyet og resten av synssystemet til rottene.
I en test så forskerne at nerveceller i organoidene reagerte på blinkende lys.
Resultatene er publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Cell Stem Cell.
Reparere hjernen
– Jeg ser dette som et første steg i å utvikle en ny strategi for å reparere hjernen, sier Han-Chiao Isaac Chen, som deltok i studien til LiveScience.
Chen er forsker innen nevrokirurgi ved University of Pennsylvania.
Tanken er at organoider en dag kan brukes til å gjenopprette funksjonen i hjerneområder som er blitt skadet av for eksempel en ulykke, en operasjon eller et slag.
Det er også mulig at organoider kan brukes for å minske effekten av sykdommer som gjør at nervevev brytes ned, slik som ved Parkinsons sykdom, sier Chen til LiveScience.
Det er imidlertid lenge til teknologien kan tas i bruk på mennesker.
Minihjernen koblet seg sammen med rottehjernen i forsøket.(Foto: Tati9 / Shutterstock / NTB)
Satt inn i hullet
I studien dyrket forskerne minihjerner på laboratoriet i 80 dager.
Annonse
De opererte ut en bit fra synssenteret i hjernen til rotter. Så plasserte de en minihjerne i hullet.
Rottene ble gitt immundempende medisin, slik at menneskecellene ikke skulle frastøtes.
Forskerne fulgte deretter utviklingen i tre måneder.
Ble dannet blodårer
Minihjernen ble gradvis koblet sammen med rottenes egen hjerne.
Forskerne så at minihjernene ble en del av vertshjernen, sier Magnar Bjørås til forskning.no.
Han er professor ved NTNU og bruker selv minihjerner i forskning på sjeldne hjernesykdommer.
En begrensning når forskerne dyrker minihjerner på laboratoriet, er at det ikke dannes blodårer med blodtilførsel. Det begrenser størrelsen på de små organoidene.
Men i rottehjernen ble minihjernen raskt forsynt med blodårer, forteller Bjørås.
Videre begynte nerveceller i minihjernen å koble seg sammen med rottens egne celler.
– Signalveier som håndterer synet, ble gjenopprettet, sier Bjørås.
Magnar Bjørås er professor ved Institutt for klinisk og molekylær medisin ved NTNU.(Foto: NTNU)
Virus i øyet
Annonse
Forskerne så at organoiden hadde koblet seg sammen med netthinnen i øyet og resten av synssenteret til rottene. For å bekrefte det, brukte de blant annet virus som var farget.
Viruset kan hoppe fra nervecelle til nervecelle via synapser, koblingene mellom nervecellene.
Forskerne sprøytet inn virus i øyet til rottene. De kunne dermed spore koblingene helt til organoiden. Det forteller Chen i en pressemelding.
Forskerne målte også aktiviteten i enkeltceller i minihjernen. De så hva som skjedde når rottene ble utsatt for blinkende lys og hvite og svarte søyler på en skjerm.
Responsen i nervecellene var lignende hos rotter med intakt hjerne og hos rottene med organoider.
– Spennende
Magnar Bjørås synes studien er spennende og godt gjennomført.
– Det som er spesielt her, er at de har laget en skade og ser om de kan reparere den.
Forskere har også tidligere satt inn minihjerner i rottehjerner. Da ble det vist at organoidene kan koble seg på rottehjernen. Forskjellen her er at forskerne har satt inn minihjernen i et skadet område.
Bjørås sier at det er mye som tyder på at funksjon ble gjenopprettet i det skadde området.
– Alle de eksperimentelle oppsettene peker i den retningen.
– Tror du at dette er et steg på veien mot å kunne reparere hjerneskader til slutt?
Bjørås sier at en mulighet i fremtiden kan være å lage minihjerner ut fra celler fra pasientens egen kropp. Da unngår man problemet med frastøtning.
Forskerne valgte i dette tilfellet å jobbe med synet.
Hvis skaden heller rammer en del av hjernen som har å gjøre med evner som er tillært gjennom et langt liv, vil det være vanskeligere å reparere.
En kan ikke få tilbake alle koblingene. Men en transplantasjon kan gjøre det mulig å begynne å lære på nytt, forklarer Bjørås.
Miljøet dirigerer utviklingen
Minihjernene i studien besto av mange typer hjerneceller. De var ikke spesialisert for å håndtere syn. Hvordan kan de da bli en del av synssenteret til rottene?
Bjørås forteller at man på laboratoriet enten lager minihjerner som inneholder de fleste celletyper eller kan lage spesielle hjerneregioner.
Det styres ut fra miljøet minihjernen utvikler seg i, hva slags signaler de mottar fra miljøet.
I denne studien startet forskerne med en generell minihjerne. Men da den ble satt inn i synssenteret, begynte den å tilpasse seg.
– Når du setter inn en minihjerne, så har den egentlig potensial til å integreres hvor som helst i hjernen. Den har hele repertoaret av celler, sier Bjørås.
Når minihjernen settes inn i synssenteret, blir den påvirket av omgivelsene.
Annonse
– Hjernen dirigerer implantatet i den retningen som passer i området.
Blir rottene mer menneskelige?
Forskerne har ikke gjort adferdsforsøk som forteller hvor godt rottene faktisk kunne se etter transplantasjonen. Ifølge LiveScience jobbes det med en slik vurdering.
Hva skjer ellers når rotter får menneskeceller i hjernen? Kan de få en annen opplevelse av seg selv og endre oppførsel?
Bjørås sier at det vet vi lite om ennå.
– Da må man gjøre adferdsforsøk.
– Først er det nok en del grunnarbeid igjen å gjøre, for å optimalisere prosessen, sier han.
Ifølge en artikkel i The New York Times var det ikke tegn til at organoider gjorde rotter mer menneskelige i et tidligere forsøk.
Det kan være mer risikabelt å sette inn minihjerner i dyr som er nærmere i slekt med mennesker, slik som aper. Da kan kanskje organoiden vokse mer og få en større rolle i dyrets mentale prosesser, ifølge artikkelen.
