Mini-Cerveaux aux scientifiques d'étudier les troubles du cerveau
WASHINGTON - Ceci est votre cerveau bedbug taille sur les médicaments. Des chercheurs de l'Université Johns Hopkins à Baltimore sont de plus en plus des «mini-cerveaux» - plus petit que la période à la fin de cette phrase - qui peut contenir des cellules du cerveau humain assez pour être utile dans l'étude de la toxicomanie et d'autres maladies neurologiques.
Les mini-cerveaux, cultivés dans un plat de laboratoire, pourraient un jour réduire la nécessité de l'utilisation des animaux de laboratoire pour effectuer ce type de recherche ou pour tester des médicaments thérapeutiques, les chercheurs ont dit.
Labs du monde entier ont été en compétition pour cultiver ces et d’autres organites - microscopique, pourtant versions primitivement fonctionnelles du foie, les reins, les cœurs et les cerveaux cultivés à partir de cellules humaines réelles. La version de la mini-cerveau de la Johns Hopkins représente une avance sur les autres signalés au cours des trois dernières années, en ce qu'il est rapidement reproductible et contient de nombreux types de cellules du cerveau qui interagissent les uns avec les autres, tout comme un vrai cerveau, les chercheurs ont dit .
Les chercheurs, dirigés par le Dr Thomas Hartung, directeur de la Johns Hopkins Centre pour les alternatives aux essais sur les animaux, ont rapporté leurs progrès le 13 février lors de la réunion annuelle de l'Association américaine pour l'avancement des sciences.
Hartung a noté que la mini-cerveau ne peut pas encore remplacer les modèles animaux pour l'étude des maladies neurologiques. Mais il a ajouté que le concept, qui, jusqu'à tout récemment paru années de maturité, peut être réalisé en aussi peu que 10 mois.
Growing organites implique l'utilisation de cellules appelées souches pluripotentes (iPS) induites, une technologie développée par le chercheur japonais Shinya Yamanaka, qui a remporté le prix Nobel en 2012 pour cette ligne de recherche. Grâce à la technologie iPS cellulaire, les scientifiques peuvent théoriquement se détournent de l'horloge dans tout type de cellule adulte - que ce soit la peau, les muscles, les os, etc. - et l'amener à un état quasi-embryonnaire. A partir de là, les cellules peuvent être amenées à se développer en un quelconque d'un certain nombre de types de cellules, une grande partie de la même façon que les cellules embryonnaires humaines réelles se développent dans tous les types de cellules qui composent le corps humain.
Plusieurs laboratoires sont des mini-cerveaux de plus en plus . Les premiers chercheurs à accomplir cela, en 2013, étaient Jüergen Knoblich de l'Institut de biotechnologie moléculaire à Vienne, en Autriche, et Madeline Lancaster du Laboratoire MRC de biologie moléculaire à Cambridge, en Angleterre.
Ces chercheurs ont dit qu'ils peuvent se développer des mini-cerveaux globulaires de quelques millimètres de diamètre dans environ trois mois, et que ces organites peuvent être idéal pour l'étude du développement du cerveau du fœtus, y compris microcéphalie, la croissance du cerveau incomplète vu chez certains nourrissons que les chercheurs disent peut être lié avec le virus Zika.
Le groupe de Hartung a adopté une approche différente de croître plus petits mini-cerveaux, environ 350 microns (0,35 millimètres) à travers, mais dire que leur méthode a reproductibilité plus facile, une plus grande diversité de types de cellules du cerveau et prend moins de temps - seulement 10 semaines.
Il les a décrits comme "Mini Coopers" en ce qu'ils sont de petite taille mais identique, idéal pour des études comparatives, par opposition aux "voitures de luxe" sur mesure fabriqués à la main faites dans d'autres laboratoires.
«Cela nous permet de ne pas comparer les différents cerveaux, mais de comparer les différents pilotes," Hartung dit, se référant à différentes expériences qui pourraient être effectuées sur identiques modèles du cerveau.
Hartung ladite mini-cerveau de son laboratoire ont une variété de cellules gliales (qui soutiennent les neurones) tels que les astrocytes et les cellules de Schwann, ainsi que les oligodendrocytes, qui forment les gaines de myéline isolant qui permettent l'influx nerveux - tous dans des proportions similaires à ceux trouvés dans le cerveau humain.
structure tridimensionnelle de la mini-cerveau et la capacité de réaliser des neurotransmetteurs - messagers chimiques comme la dopamine qui permettent la communication entre les neurones - fournissent une plate-forme simple mais relativement réaliste pour étudier ce qui va mal dans le cerveau, par exemple, la toxicomanie et la façon dont la problème peut être résolu.
Hartung a déclaré que son groupe accomplit ceci en commençant par un type de cellule adulte de la peau appelé un fibroblaste, induisant les cellules à l'état de cellules souches neurales qui donnent naissance à toutes les cellules du cerveau et du système nerveux , puis les cultiver dans un vallonné, vibrant environnement pour créer la structure 3D-ball.Le laboratoire a augmenté des milliers de ces mini-cerveaux, chacun avec environ 20.000 cellules.
Manquant pour l' instant dans le mini-cerveau, mais présent dans un vrai cerveau, Hartung dit, sont des cellules immunitaires, qui viennent d'une autre ligne de cellules souches. Il a dit qu'il espère intégrer ces types de cellules bientôt. Hartung a dit qu'il peut avoir un mini-cerveau travaillant pour l’expérimentation en laboratoire à la fin de 2016, ce qui pourrait être envoyé par la poste à un laboratoire dans le monde.
Une fois le modèle mini-cerveau est mature, "personne ne devrait avoir l'excuse de continuer à utiliser des modèles animaux, qui viennent avec des inconvénients énormes pour études sur le cerveau en particulier», a déclaré Hartung. "Bien que les modèles de rongeurs aient été utiles, nous ne sommes pas 150 lb. Rats. Et même si nous ne sommes pas des boules de cellules, soit, vous pouvez souvent obtenir une bien meilleure information de ces boules de cellules que des rongeurs."
Hartung a ajouté que la hausse de 95 pour cent des thérapeutiques des médicaments pour les commandes neurologiques qui semblent prometteuses dans les études sur les rongeurs ne parvient pas chez l'homme en raison des différences cérébrales intrinsèques entre les espèces.
Le modèle mini-cerveau est bien adapté pour étudier le cerveau dépendance, en ce que les scientifiques peuvent étudier comment les médicaments peuvent détruire les cellules gliales. Une telle destruction conduit à la mort des neurones et la transmission les plus pauvres de l'influx nerveux, Hartung dit.
Le groupe de Hartung étudie la possibilité d'utiliser le mini-cerveau pour étudier l'effet du virus Zika sur un cerveau en développement.
