Diermodellen voor ziekte zijn althans voorlopig een essentieel onderdeel van drugsproeven. Nieuw onderzoek naar een nieuwe manier van produceren van hersencellen kan leiden tot een kosteneffectieve en ethische manier om de drugs van de toekomst te testen.

De applicaties voor de mini-hersenen hebben bijna alle neurofarmacologische onderzoeken.

Beeldkrediet: Dr. Thomas Hartung, Johns Hopkins Bloomberg School voor Volksgezondheid

Dierproeven zijn bijna even oud als de medische wetenschap zelf, maar hun geschiedenis en bruikbaarheid verhinderen dat ze geen controversieel onderwerp zijn.

Eventuele routes om hun gebruik te minimaliseren worden onophoudelijk nagestreefd.

Honderdduizenden dieren worden jaarlijks gebruikt voor neurologisch onderzoek. Echter, ongeveer 95% van de geneesmiddelen die succes in dieren tonen, werken niet bij mensen.

Baanbrekend onderzoek naar groeiend functionerend hersenweefsel hoopt onze afhankelijkheid van wezens te vervangen.

Onderzoekers van de Johns Hopkins Bloomberg School van Volksgezondheid, in Baltimore, MD, hopen dat hun nieuwe mini-hersenen uiteindelijk kunnen overnemen van standaard dierlijk neurologisch onderzoek.

De geboorte van de mini-hersenen

Het centrum voor alternatieven voor dierproeven (CAAT) bij Johns Hopkins is al 35 jaar in de voorhoede van celcultuurmethoden geweest. Dr. Thomas Hartung en zijn team bij CAAT werken aan het ontwikkelen van miniatuurhersenen die bestaan ​​uit echte, functionerende onderling verbonden neuronen.

Momenteel bestaan ​​menselijke celculturen uit slechts een type cel, en die cellen zijn op geen enkele manier onderling verbonden. De cellen worden vaak gegenereerd uit een gereserveerde tumor of embryonale stamcellen, die beide hun eigen ethische problemen dragen.

Dr. Hartung's baanbrekende mini-hersenen zijn gesneden uit een andere doek. Ze worden geconstrueerd met behulp van huidcellen van gezonde patiënten 'herprogrammeerd' om stamcellen te worden. Als zodanig omzeilen deze cellen, bekend als geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC's) het ethische minefield.

De cellen zijn genetisch aangepast om een ​​embryonale stamcelachtige staat in te voeren en gestimuleerd te groeien tot hersencellen.

Grootte, gebruik en praktischheid

Er wordt gehoopt dat deze ballen van cellen nuttig zijn voor onderzoek naar de etiologie en behandeling van veel ziekten, waaronder Alzheimer's, Parkinson's en autisme. Projecten die de mini-hersenen gebruiken om virale infecties, trauma en beroerte te bestuderen, zijn al aan de gang.

De mini-hersenen, slechts 350 μm over, bestaan ​​uit 10.000-20.000 individuele hersencellen. Ongeveer 100 van deze identieke groepen cellen kunnen gemakkelijk worden gegroeid in een enkele petrischaal. In tegenstelling tot standaardcelculturen bevatten ze een reeks functionerende, verbonden hersencellen, waaronder astrocyten en oligodendrocyten.

De mini-hersenen nabootsen de embryonale hersenen, en onderzoekers zijn in staat om de myelinehuidjes van de zenuwen te observeren en groeien als ze spontane elektrische signalen ontwikkelen.

Dr. Hartung is van plan om de mini-hersenen te patenten en heeft een bedrijf genaamd ORGANOME opgericht om ze te verkopen aan laboratoria.

Bij elk type onderzoek zal de kosten altijd zorgen maken; Medical-Diag.com Vroeg Dr. Hartung hoe deze miniatuurhersenen financieel zouden vergelijken met het gebruik van bestaande muismodellen. Hij zei dat "een prijs voor de mini-hersenen niet is ingesteld, maar zal in de rangorde van een laboratorium rat ($ 20-30)."

Natuurlijk is de kosten van de rat zelf slechts een klein deel van de kosten van een dierproef. Dr. Hartung gaat verder uit dat "een neurotoxiciteitsstudie voor ontwikkelingen, waarvoor ons model voorbestemd is, 1.400 ratten gebruikt en ongeveer 1,4 miljoen dollar kost voor één stof." Het maken van slechte keuzes in drugsproeven kan ongelooflijk duur zijn.

De toekomst van de mini-hersenen

Het team hoopt dat de toekomst van de mini-hersenen helder zal zijn. De potentiële toepassingen zijn legio en ontwikkelingen met behulp van nieuwe celtypen zullen de mogelijkheden nog bredere openen.

Door huidcellen van personen met genetische ziekten te gebruiken, zullen onderzoekers in staat zijn om op cellijnen te experimenteren met specifieke genetische veranderingen. Dr. Hartung is van mening dat de hersenen nuttig zullen zijn bij onderzoek naar illegale drugs, e-sigaretten, chemische bedreigingsmiddelen en infectieziekte-modellen.

Medical-Diag.com Vroeg of het team had gepland om de omvang van de hersenen in de toekomst te verhogen om extra complexiteit te geven. Dr. Hartung zei:

Het eerste probleem is zuurstof- en voedingsstoffen in het midden. We stoppen op een maat waar dit niet beperkt is. Doorlopende hersenontwikkeling leidt ook tot de vorming van vele structuren, waardoor het moeilijk te beheersen is.

Elke mini-hersenen is dan een individu. Onze celballen, na 10 weken, zijn homogeen en identiek, een groot voordeel bij het vergelijken van stof effecten."

De toekomst van de mini-hersenen lijkt zeker helder. Een gemakkelijk repliceerbare selectie van identieke neurale cellen, verzonden naar uw laboratorium voor de prijs van een muis. Misschien zou dit het einde kunnen vormen voor dierproeven in neurologisch onderzoek.

Medical-Diag.com Recent behandeld onderzoek naar hoe miniatuur hersenen geteeld uit huidcellen insichten in autisme kunnen geven.

What is Consciousness? What is Its Purpose? (Video Medische En Professionele 2023).