Mini-Brains lassen sich Erkrankungen des Gehirns zu studieren

WASHINGTON-Das ist Ihr Wanze-Größe Gehirn auf Drogen. Forscher an der Johns Hopkins University in Baltimore wachsen "Mini-Brains" – kleiner als der Punkt am Ende dieses Satzes — enthalten genug menschliche Gehirnzellen beim Studium von Drogenabhängigkeit und anderen neurologischen Erkrankungen nützlich sein kann.

Mini-Brains, gewachsen in einer Labor-Schale, eines Tages könnte reduzieren die Notwendigkeit für den Einsatz von Versuchstieren zu dieser Art von Forschung zu betreiben oder um therapeutische Medikamente zu testen, sagte der Forscher.

Labs aus der ganzen Welt haben diese und andere Organellen wachsen racing wurde — mikroskopische aber primitiv funktionalen Versionen von Leber, Nieren, Herz und Hirn aus echten menschlichen Zellen gewachsen. Die Version des Mini-Gehirns von Johns Hopkins ist einen Fortschritt gegenüber anderen berichteten in den letzten drei Jahren, dass es schnell reproduzierbare und viele Arten von Gehirnzellen, die enthält, genau wie ein echtes Gehirn miteinander, sagten die Forscher.

Am 13. Februar berichten die Forscher, unter der Leitung von Dr. Thomas Hartung, Direktor des Johns Hopkins Center für Alternativen zu Tierversuchen, ihre Fortschritte bei der Jahrestagung der American Association for Advancement of Science. [11 Körperteile gewachsen im Labor]

Hartung darauf hingewiesen, dass die Mini-Gehirn noch Tiermodelle in der Studie von neurologischen Erkrankungen nicht ersetzen kann. Aber er fügte hinzu, dass das Konzept, das bis vor kurzem schien Jahren ab Fälligkeit, in weniger als 10 Monaten realisiert werden kann.

Wachsende Organellen beinhaltet die Verwendung von Zellen, so genannte induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) Zellen, eine Technologie, die von japanischen Forscher Shinya Yamanaka, wer den Nobelpreis im Jahr 2012 für die Linie der Forschung gewann entwickelt. Mit iPS-Zellen-Technologie, Wissenschaftler können theoretisch die Uhr zurückdrehen in jeder Art von Reifen Zelle — sei es Haut, Muskel, Knochen, etc. – und bringen Sie es zu einem in der Nähe von embryonalen Zustand. Von dort können Zellen überredet werden, in die Entwicklung in einer Reihe von Zelltypen, viel in der gleichen Weise, die tatsächliche menschliche embryonale Zellen in allen Zelltypen zu entwickeln, aus denen der menschliche Körper besteht.

Mehrere Labore sind Mini-Gehirne wachsen. Die ersten Forscher dafür, im Jahr 2013 wurden Jüergen Knoblich des Institut für Molekulare Biotechnologie in Wien, Österreich, und Madeline Lancaster der MRC Laboratory of Molecular Biology in Cambridge, England.

Diese Forscher sagten sie kugelige Mini-Gehirne ein paar Millimeter im Durchmesser in etwa drei Monaten wachsen können, und dass diese Organellen können ideal für die Untersuchung des fetalen Gehirnentwicklung, einschließlich Mikrozephalie, die unvollständige Hirnwachstum gesehen in einige Säuglinge, die Forscher sagen kann mit der Zika-Virus verbunden werden.

Hartung Gruppe hat einen anderen Ansatz für kleinere Mini-Gehirne, ca. 350 μm (0,35 mm), wachsen aber sagen hat ihre Methode einfacher Reproduzierbarkeit, eine größere Vielfalt der Gehirnzelle Typen und nimmt weniger Zeit – nur 10 Wochen.

Er beschrieb sie als "Mini Coopers", sie sind klein aber identisch, ideal für vergleichende Studien, im Gegensatz zu den handgefertigten, maßgeschneiderte "Luxus-Autos" made in anderen Labors.

"Dies ermöglicht uns unterschiedliche Gehirne nicht vergleichbar, sondern um verschiedene Treiber zu vergleichen", sagte Hartung unter Bezugnahme auf verschiedene Experimente, die auf identische Gehirn Modelle durchgeführt werden konnte.

Hartung, sagte seinem Labor Mini-Gehirne haben eine Vielzahl von Glia-Zellen (die Neuronen unterstützen) wie Astrozyten und Schwann-Zellen, sowie Oligodendrozyten, die die isolierenden Myelinscheiden bilden, die Nervenimpulse zu ermöglichen – alle im Verhältnis ähnlich denen im menschlichen Gehirn gefunden.

Die Mini-Gehirne dreidimensionale Struktur und Fähigkeit zur Neurotransmitter – Botenstoffe wie Dopamin, die Kommunikation zwischen den Nervenzellen ermöglichen – bieten eine einfache, aber relativ realistische Plattform zu studieren, was schief läuft im Gehirn, sagen, Drogenabhängigkeit und wie das Problem behoben werden kann.

Hartung, sagte, dass seine Gruppe erreicht dies, indem beginnend mit einer Art von Erwachsenen Hautzelle eine Fibroblasten genannt, induzieren diese Zellen wieder in den Zustand von neuralen Stammzellen, die auf alle Zellen des Gehirns und des Nervensystems führen und dann wachsen sie in einer sanft geschwungenen, vibrierende Umgebung um die 3D-Ball-Struktur zu erstellen. Das Labor hat Tausende von diesen Mini-Brains, jedes mit ca. 20.000 Zellen gewachsen.

Jetzt im Mini-Gehirn, sondern in ein echtes Gehirn vorhanden Hartung sagte, fehlen Immunzellen, die aus einer anderen Linie von Stammzellen stammen. Er sagte, er hofft, diese Arten von Zellen schnell zu integrieren. Hartung, sagte, dass er eine funktionierende Mini-Gehirn für Labor-Experimente bis Ende 2016, haben kann, die an keinem Labor der Welt geschickt werden konnte. [Top 3 Techniken für das Erstellen von Organen im Labor]

Sobald das Modell Mini-Gehirn ausgereift ist, "Niemand sollte die Ausrede, um weiterhin verwenden Tiermodellen, die mit enormen Nachteilen für Gehirn Studien insbesondere kommen,", sagte Hartung. "Nager-Modelle sinnvoll gewesen, aber wir sind nicht 150 lb Ratten. Und auch wenn wir nicht Kugeln der Zellen, entweder, Sie können oft viel bessere Informationen aus diesen Kugeln von Zellen als von Nagetieren."

Hartung fügte hinzu, dass über 95 Prozent der Medikamente für neurologische Aufträge, die in Nagetier Studien vielversprechend beim Menschen aufgrund der intrinsischen Gehirn Unterschiede zwischen den Arten fehlschlagen.

Das Mini-Gehirn-Modell eignet sich besonders für Gehirn sucht, zu studieren, dass Wissenschaftler studieren können wie Drogen Glia-Zellen zerstören können. Diese Zerstörung führt zu den Tod von Nervenzellen und ärmeren Übertragung der Nervenimpulse, sagte Hartung.

Hartung Gruppe untersucht die Möglichkeit der Verwendung der Mini-Gehirn, um die Wirkung der Zika-Virus auf eine sich entwickelnde Gehirn zu studieren.

Folgen Sie Christopher Wanjek @wanjek für tägliche Tweets auf Gesundheit und Wissenschaft mit einem humorvollen Rand. Wanjek ist der Autor von "Food at Work" und "Schlechte Medizin." Seine Kolumne, schlechte Medizin erscheint regelmäßig auf Leben-Wissenschaft.