Ny studie viser at "minihjerner" kan fremskynde utviklingen av behandlinger mot Alzheimers sykdom

Ved hjelp av en innovativ ny metode lager en forsker ved University of Saskatchewan (USask) miniatyr-pseudoorganer fra stamceller for å diagnostisere og behandle Alzheimers sykdom.

Da dr. Tyler Wenzel, Ph.D., først kom opp med ideen om å lage en miniatyrhjerne fra stamceller, ante han ikke hvor vellykkede kreasjonene hans ville bli. Nå kan Wenzels «minihjerne» revolusjonere måten vi diagnostiserer og behandler Alzheimers og andre hjernesykdommer på.

«Aldri i våre villeste fantasier trodde vi at den vanvittige ideen vår ville fungere», sa han. «Disse [minihjernene] kunne brukes som et diagnostisk verktøy laget av blod.»

Wenzel, en postdoktor ved College of Medicine's Department of Psychiatry, utviklet ideen om "mini-hjernen" - eller, mer formelt, en unik modell av et cerebralt organoid - under veiledning av Dr. Darrell Musso, Ph.D.

Menneskelige stamceller kan manipuleres til å bli nesten hvilken som helst annen celle i kroppen. Ved å bruke stamceller tatt fra menneskeblod klarte Wenzel å lage et kunstig organ i miniatyr – omtrent tre millimeter stort, som visuelt ligner på et stykke tyggegummi som noen har prøvd å glatte ut igjen.

Disse «minihjernene» lages ved å lage stamceller fra en blodprøve, og deretter konvertere disse stamcellene til fungerende hjerneceller. Å bruke små syntetiske organoider til forskning er ikke et nytt konsept, men «minihjernene» som er utviklet i Wenzels laboratorium er unike. Som beskrevet i Wenzels artikkel i tidsskriftet Frontiers of Cellular Neuroscience, består hjernene i laboratoriet hans av fire forskjellige typer hjerneceller, mens de fleste hjerneorganoider bare består av nevroner.

I testing gjenspeiler Wenzels "mini-hjerner" voksne menneskehjerner mer nøyaktig, noe som muliggjør mer detaljerte studier av voksne nevrologiske tilstander som Alzheimers sykdom.

Og for de «minihjernene» som ble laget av stamceller fra personer med Alzheimers, fant Wenzel ut at det kunstige organet viste Alzheimers patologi – bare i mindre skala.

«Hvis stamceller kan bli til en hvilken som helst celle i menneskekroppen, ble spørsmålet: 'Kan vi lage noe som ligner et helt organ?'», sa Wenzel. «Mens vi utviklet dette, fikk jeg denne vanvittige ideen om at hvis dette faktisk var menneskehjerner, hvis en pasient hadde en sykdom som Alzheimers, og vi dyrket en 'minihjerne', så ville den lille hjernen teoretisk sett ha Alzheimers.»

Wenzel bemerket at denne teknologien har potensial til å endre måten helsetjenester leveres til personer med Alzheimers sykdom, spesielt i landlige og avsidesliggende samfunn. Denne banebrytende forskningen har allerede fått støtte fra Alzheimer Society of Canada.

Hvis Wenzel og kollegene hans kan finne en pålitelig måte å diagnostisere og behandle nevrologiske sykdommer som Alzheimers på, ved å bruke bare en liten blodprøve – som har relativt lang holdbarhet og kan sendes med bud – i stedet for at pasientene må reise til sykehus eller spesialklinikker, kan det spare helsevesenet betydelig for ressurser og redusere belastningen på pasientene.

«Teoretisk sett, hvis dette verktøyet fungerer slik vi tror det gjør, kan vi bare få en blodprøve sendt fra La Loche eller La Ronge til universitetet og stille en diagnose på den måten», sa han.

Det første konseptbeviset for «minihjernene» har vært svært oppmuntrende – noe som betyr at neste steg for Wenzel er å utvide testingen til et større pasientbasseng.

Forskerne er også interessert i å utvide omfanget av minihjerneforskningen sin. Hvis de kan bekrefte at minihjernene nøyaktig gjenspeiler andre hjernesykdommer eller nevrologiske tilstander, kan de brukes til å fremskynde diagnosen eller teste effektiviteten av medisiner hos pasienter, sa Wenzel.

Som et eksempel pekte Wenzel på de lange ventetidene for å komme til en psykiater i Saskatchewan. Hvis «minihjernene» kunne brukes til å teste hvilket antidepressivt legemiddel som fungerer best for en deprimert pasient, kunne det redusere tiden det tar å oppsøke lege og få en resept betydelig.

En «minihjerne» i en petriskål – når organoidene lages av stamceller fra personer med Alzheimers, viser de Alzheimers patologi, bare i mindre skala. Foto: USask/David Stobbe.

Wenzel, en tidligere naturfaglærer på videregående skole som beveget seg inn i forsknings- og akademiaverdenen, sa at det er «essensen av forskning» – å komme opp med en hypotese og komme nærmere å teste den i et eksperiment – som begeistrer ham med tanke på arbeidet sitt.

Den forbløffende suksessen til de første «minihjernene» var så forbløffende at Wenzel innrømmet at han fortsatt ikke helt kan forstå den.

«Jeg er fortsatt i vantro, men det er også utrolig motiverende at noe sånt har skjedd», sa Wenzel. «Det gir meg noe som jeg tror vil påvirke samfunnet og gjøre en reell forskjell og skape forandring... det har potensial til å endre det medisinske landskapet.»

Resultatene av arbeidet er beskrevet i detalj i en artikkel publisert i tidsskriftet Frontiers in Cellular Neuroscience.