Presađene ljudske moždane čelije nisu se samo integrisale sa okolnim moždanim tkivom pacova – neuroni u organoidima su počeli da reaguju na vizuelne podražaje: crno-bijele slike i svijetla sijali su u oči pacova i to se dogodilo u roku od tri mjeseca.

- Nismo očekivali da ćemo vidjeti ovaj stepen funkcionalne integracije tako rano. Postoje i druge studije koje se bave transplantacijom pojedinačnih ćelija koje pokazuju da čak 9 ili 10 mjeseci nakon što transplantirate ljudske neurone u glodara, oni još nisu potpuno zreli - kaže liječnik i neurohirurg H. Isaac Chen sa Univerziteta Pennsylvania.

Spajanje dijelova ljudskog mozga, u ovom slučaju poznatih kao kortikalni organoidi, u mozgove glodavaca postaje sve sofisticiranije. Prvo, to su bili pojedinačni neuroni; nedavno, naučnici su uspješno transplantirali ljudske kortikalne organoide u mozgove beba pacova i odraslih miševa koji su se spojili s okolnim tkivom i pokazali znakove funkcionalnosti.

Sada su Chen i njegov tim poduzeli sljedeći korak: presađivanje ljudskog moždanog tkiva odraslim pacovima s velikim kortikalnim povredama, kako bi vidjeli da li i oni mogu pokazati funkcionalnu integraciju.

- Fokusirali smo se ne samo na transplantaciju pojedinačnih ćelija, već i na transplantaciju tkiva. Moždani organoidi imaju arhitekturu; imaju strukturu koja liči na mozak. Bili smo u mogućnosti da pogledamo pojedinačne neurone unutar ove strukture kako bismo stekli dublje razumijevanje integracije transplantiranih organoida - kaže Chen.

Za uzgoj ljudskog mini-mozga, istraživači su koristili inducirane pluripotentne matične stanice genetski modificirane da eksprimiraju zeleni florescentni protein.

Istraživači su prvo napravili šupljinu u mozgu svakog štakora veličine organoida, prečnika oko 2 milimetra; ova šupljina predstavlja ozbiljnu povredu mozga. Kada je šupljina stvorena, organoid je umetnut, pacovi su zašiveni i ostavljeni da zacijele.

Kako bi vidjeli kako se organoid integrirao s mozgom nakon izlječenja, istraživači su pacovima ubrizgali u oči florescentno označene viruse koji su putovali duž njihovih sinapsi. Zatim, dok su pacovima pokazivani trepćuća svjetla i slike koje se sastoje od naizmjeničnih crnih i bijelih traka, istraživači su koristili elektrode za proučavanje aktivnosti unutar organoida. Oko 25 posto ljudskih neurona je odgovorilo na svjetlosnu stimulaciju.

- Vidjeli smo da je dobar broj neurona unutar organoida reagirao na specifične orijentacije svjetlosti, što nam daje dokaz da su ovi organoidni neuroni bili u stanju ne samo da se integriraju u vizualni sistem, već su bili u stanju da usvoje vrlo specifične funkcije vizualnog korteksa - kaže Chen.

Eksperiment je bio ograničen na tri mjeseca zbog ograničenja imunosupresije koja je potrebna da bi se tijelo pacova spriječilo da odbaci ljudsko tkivo. Na kraju eksperimenta, pacovi su eutanazirani.

Zbog ovog kratkog vremena, moguće je da ljudski neuroni nisu bili potpuno zreli. Ovo bi moglo objasniti zašto odziv neurona nije bio veći. Međutim, rezultati pokazuju obećanje za ovo istraživanje i mogu se koristiti za dizajniranje i usavršavanje budućih eksperimenata. Tim preporučuje korištenje genetski imunosupresivnih glodara za dugotrajnije studije.

- Neuralna tkiva imaju potencijal da obnove područja povrijeđenog mozga. Nismo sve razradili, ali ovo je vrlo solidan prvi korak. Sada želimo razumjeti kako se organoidi mogu koristiti u drugim područjima korteksa, ne samo u vizuelnom korteksu, i želimo razumjeti pravila koja vodite kako se organoidni neuroni integriraju s mozgom kako bismo mogli bolje kontrolirati taj proces i ubrzati ga - kaže Chen.