Kajian baru menunjukkan 'otak mini' boleh mempercepatkan perkembangan rawatan penyakit Alzheimer

Menggunakan kaedah baharu yang inovatif, seorang penyelidik Universiti Saskatchewan (USask) sedang mencipta organ pseudo kecil daripada sel stem untuk mendiagnosis dan merawat penyakit Alzheimer.

Apabila Dr. Tyler Wenzel, Ph.D., mula-mula mengemukakan idea untuk mencipta otak kecil daripada sel stem, dia tidak tahu sejauh mana kejayaan ciptaannya. Kini, "otak mini" Wenzel boleh merevolusikan cara kita mendiagnosis dan merawat Alzheimer dan penyakit otak yang lain.

"Tidak pernah dalam mimpi paling liar kami terfikir idea gila kami akan berjaya," katanya. "Otak mini ini boleh digunakan sebagai alat diagnostik yang diperbuat daripada darah."

Wenzel, seorang felo pasca doktoral di Jabatan Psikiatri Kolej Perubatan, membangunkan idea "otak mini" - atau, lebih formal, model unik organoid serebrum - di bawah bimbingan Dr Darrell Musso, Ph.D.

Sel stem manusia boleh dimanipulasi untuk menjadi hampir semua sel lain dalam badan. Menggunakan sel stem yang diambil daripada darah manusia, Wenzel dapat mencipta organ tiruan kecil—bersaiz kira-kira tiga milimeter, secara visual menyerupai sekeping gula-gula getah yang telah cuba dihaluskan semula oleh seseorang.

"Otak mini" ini dicipta dengan mencipta sel stem daripada sampel darah, kemudian menukar sel stem tersebut kepada sel otak yang berfungsi. Menggunakan organoid sintetik kecil untuk penyelidikan bukanlah konsep baru, tetapi "otak mini" yang dibangunkan di makmal Wenzel adalah unik. Seperti yang diterangkan dalam kertas Wenzel dalam jurnal Frontiers of Cellular Neuroscience, otak di makmalnya terdiri daripada empat jenis sel otak yang berbeza, manakala kebanyakan organoid otak hanya terdiri daripada neuron.

Dalam ujian, "otak mini" Wenzel lebih tepat mencerminkan otak manusia dewasa, membolehkan kajian lebih terperinci tentang keadaan neurologi dewasa seperti penyakit Alzheimer.

Dan bagi "otak mini" yang dicipta daripada sel stem daripada penghidap Alzheimer, Wenzel mendapati bahawa organ tiruan itu menunjukkan patologi Alzheimer-hanya pada skala yang lebih kecil.

"Jika sel stem boleh menjadi mana-mana sel dalam tubuh manusia, persoalannya menjadi, 'Bolehkah kita mencipta sesuatu yang menyerupai keseluruhan organ?'" kata Wenzel. "Ketika kami membangunkan ini, saya mempunyai idea gila bahawa jika ini sebenarnya otak manusia, jika pesakit mempunyai penyakit seperti Alzheimer, dan kami mengembangkan 'otak mini,' maka, secara teorinya, otak kecil itu akan menghidap Alzheimer."

Wenzel menyatakan bahawa teknologi ini berpotensi mengubah cara penjagaan kesihatan disampaikan kepada penghidap penyakit Alzheimer, terutamanya di komuniti luar bandar dan terpencil. Penyelidikan perintis ini telah mendapat sokongan daripada Persatuan Alzheimer Kanada.

Jika Wenzel dan rakan sekerjanya boleh mencipta cara yang boleh dipercayai untuk mendiagnosis dan merawat penyakit saraf seperti Alzheimer menggunakan hanya sampel darah yang kecil — yang mempunyai jangka hayat yang agak lama dan boleh dihantar melalui kurier — berbanding memerlukan pesakit pergi ke hospital atau klinik khusus, ia boleh menjimatkan sumber penjagaan kesihatan dengan ketara dan mengurangkan beban pesakit.

"Secara teorinya, jika alat ini berfungsi seperti yang kami fikirkan, kami hanya boleh mendapatkan sampel darah yang dihantar dari La Loche atau La Ronge ke universiti dan mendiagnosis anda dengan cara itu," katanya.

Bukti awal konsep untuk "otak mini" sangat menggalakkan - bermakna langkah seterusnya untuk Wenzel ialah mengembangkan ujian ke kumpulan pesakit yang lebih besar.

Para penyelidik juga berminat untuk memperluaskan skop penyelidikan otak mini mereka. Jika mereka boleh mengesahkan bahawa otak mini dengan tepat mencerminkan penyakit otak lain atau keadaan neurologi, mereka boleh digunakan untuk mempercepatkan diagnosis atau menguji keberkesanan ubat pada pesakit, kata Wenzel.

Sebagai contoh, Wenzel menunjukkan masa menunggu yang lama untuk berjumpa pakar psikiatri di Saskatchewan. Jika "otak mini" boleh digunakan untuk menguji ubat antidepresan yang paling berkesan untuk pesakit yang tertekan, ia boleh mengurangkan dengan ketara masa yang diperlukan untuk berjumpa doktor dan mendapatkan preskripsi.

'Otak mini' dalam hidangan petri - apabila dicipta daripada sel stem daripada penghidap Alzheimer, organoid mempamerkan patologi Alzheimer, hanya pada skala yang lebih kecil. Kredit: USask/David Stobbe.

Seorang bekas guru sains sekolah menengah yang berpindah ke dunia penyelidikan dan akademik, Wenzel berkata ia adalah "intipati penyelidikan" - menghasilkan hipotesis dan semakin hampir untuk mengujinya dalam percubaan - yang mengujakan dia tentang kerjanya.

Kejayaan menakjubkan "otak mini" awal sangat mengagumkan sehingga Wenzel mengakui bahawa dia masih tidak dapat memahaminya sepenuhnya.

"Saya masih tidak percaya, tetapi ia juga sangat memotivasikan bahawa perkara seperti ini telah berlaku," kata Wenzel. "Ia memberi saya sesuatu yang saya fikir akan memberi kesan kepada masyarakat dan membuat perubahan sebenar dan mencipta perubahan... ia berpotensi mengubah landskap perubatan."

Hasil kerja diterangkan secara terperinci dalam artikel yang diterbitkan dalam jurnal Frontiers in Cellular Neuroscience.