Kajian baru menunjukkan 'otak mini' yang boleh mempercepatkan pembangunan rawatan untuk penyakit Alzheimer

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

Apabila Dr. Tyler Wenzel (Ph.D.) mula-mula menghasilkan idea untuk mencipta otak kecil daripada sel stem, dia tidak tahu sejauh mana kejayaan ciptaannya. Kini "otak mini" Wenzel boleh merevolusikan cara kami 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 dicipta daripada darah."

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

Sel stem manusia boleh dimanipulasi untuk menjadi hampir mana-mana 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 mengingatkan sekeping gula-gula getah yang cuba dihaluskan semula oleh seseorang.

"otak mini" ini dicipta dengan mencipta sel stem daripada sampel darah dan 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 digariskan dalam kertas Wenzel dalam jurnal Frontiers of Cellular Neuroscience, otak dari makmalnya terdiri daripada empat jenis sel otak yang berbeza, manakala kebanyakan organel otak hanya terdiri daripada neuron.

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

Dan bagi "otak mini" yang dicipta daripada sel stem daripada orang yang menghidap penyakit Alzheimer, Wenzel menentukan bahawa organ buatan itu menunjukkan patologi Alzheimer—hanya pada skala yang lebih kecil.

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

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

Jika Wenzel dan rakan-rakannya boleh mencipta cara yang boleh dipercayai untuk mendiagnosis dan merawat penyakit saraf seperti Alzheimer dengan hanya menggunakan sampel darah yang kecil - yang mempunyai jangka hayat yang agak lama dan boleh dihantar melalui kurier - dan bukannya memerlukan pesakit untuk pergi ke hospital atau klinik khusus, ini dapat 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 kepada kumpulan pesakit yang lebih besar.

Para penyelidik juga berminat untuk meluaskan skop penyelidikan "otak mini". Jika mereka boleh mengesahkan bahawa "otak mini" dengan tepat menggambarkan penyakit otak atau keadaan neurologi yang lain, Wenzel berkata, ia boleh digunakan untuk mempercepatkan diagnosis atau menguji keberkesanan ubat pada pesakit.

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 melawat doktor dan mendapatkan preskripsi.

"Mini-otak" dalam hidangan Petri - apabila dicipta daripada sel stem daripada orang yang menghidap Alzheimer, organoid mempamerkan patologi Alzheimer, hanya pada skala yang lebih kecil. Kredit: USask/David Stobbe.

Bekas guru sains sekolah menengah yang berpindah ke dunia penyelidikan dan akademik, Wenzel berkata ia adalah "penting penyelidikan" — menghasilkan hipotesis dan semakin hampir untuk mengujinya dalam eksperimen — yang mengujakan dia tentang kerjanya.

Kejayaan menakjubkan "otak mini" awal itu sangat mengagumkan sehingga Wenzel mengakui dia masih tidak boleh membeleknya.

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

Penemuan ini diperincikan dalam makalah yang diterbitkan dalam jurnal Frontiers in Cellular Neuroscience.