Organoidler, hastalık modellemesi, ilaç testi ve gelişimsel süreçleri anlama platformları sağlayarak bilim ve tıpta devrim yarattı. İnsan organlarının tam kopyaları olmasalar da, önemli bilgiler sunarlar. Avusturya Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'ndeki (ISTA) Siegert grubu, gelişmekte olan sinir sisteminin Rubella gibi viral enfeksiyonlara tepkisinin ayrıntılarını ortaya çıkaran yeni bir organoid modeli sunuyor. Bu model, özellikle hamile kadınlar için ilaç güvenliğine fayda sağlayarak farmasötik testleri etkileyebilir.
Mikrogliyalar, insan beynindeki özel hücrelerdir. Bir ormanı denetleyen ve istilalar ve yangınlarla ilgilenen özenli bir korucu gibi, mikrogliyalar beyin ortamını mikroplar için tarar ve bunları ortadan kaldırmak için bir anti-inflamatuar yanıt başlatır. Ayrıca, yetişkinlikte optimal beyin fonksiyonunu sağlamak için nöronların (sinir hücreleri) miktarını ve bağlantılarını izlerler. Sandra Siegert ve ISTA'daki araştırma grubu, bu mikrogliyaları ve embriyonik gelişim sırasında nöronlarla etkileşimlerini inceliyor. Siegert grubu, son yayınlarında, inflamatuar reaksiyonları ve tedavilerini taklit etmek için ilk kez mikrogliyaları içeren yeni bir beyin organoid modeli sunuyor.
Rubella, yani "Alman Kızamığı", çocukları Rubella'dan muzdarip olan ebeveynler için yaygın bir deneyimdir. Hem çocuklar hem de yetişkinler için enfeksiyon hafiftir; ancak, hamilelik sırasında bulaşırsa ciddi sonuçları olabilir. Rubella, hamile bir kişiden gelişmekte olan fetüse bulaşabilen ve fetal beyin malformasyonlarına neden olarak yetişkinlikte şizofreni riskini artıran "TORCH enfeksiyonları" (toksoplazmoz, diğerleri, rubella, sitomegalovirüs, herpes simpleks) olarak sınıflandırılır. Bu tür viral enfeksiyonların insan beyninin gelişimini nasıl etkilediğini anlamak çok önemlidir. ISTA'da Profesör Sandra Siegert ve araştırma grubu ile birlikte doktora öğrencisi Verena Schmied, bazı cevapları ortaya çıkarmak için yola çıktı. Gelişimsel yörüngeleri ve hücre mimarisi bilinen ilk kurulan beyin bölgesi spesifik modellerinden biri olan retinal organoidler, son derece yararlı olduğunu kanıtladı.
Bir organoid elde etmek için, örneğin bir kişiden alınan cilt hücreleriyle başlarsınız. Bu hücreler daha sonra çok yönlü pluripotent kök hücreler (insan kaynaklı pluripotent kök hücreler veya hiPSC'ler) elde etmek için yeniden programlanır veya "fabrika ayarlarına geri döndürülür". Doğru koşullar altında, hiPSC'ler başka herhangi bir hücre tipine dönüşebilir. Özel büyüme faktörleri, besinler ve çevresel kısıtlamalarla, hiPSC'ler bir araya toplanır ve bir Petri kabında olgun retinal organoidlere kendi kendine organize olur. Schmied, "Retinal organoidler, erken fetal beyin gelişiminin önemli adımlarını tekrarlamamıza olanak tanıyor," diyor. Doğru ifadeler yapmak için, bu organoidlerin gerçeğe yakın olması gerekir. Ancak, beyin gelişiminde viral enfeksiyonları test etmek için kullanılan son beyin bölgesi organoid modelleri, genellikle çok erken gelişim aşamalarından itibaren mevcut olan mikrogliyaları içermiyordu.
Bu durumu değiştirmek için, bilim insanları retinal organoidlere mikrogliyalar ekledi ve başarılı entegrasyonlarını doğrulamak için floresan renkler ve mikroskoplar kullandı. Mavi lekeli nöronlar arasında, mikrogliyaların hassas gövdeleri parlak pembe renkte belirgin bir şekilde görülebiliyordu. Araştırmacılar daha sonra organoidlerinin viral enfeksiyona nasıl tepki verdiğini inceledi. "Viral bir bileşen olarak tanınan sentetik bir molekülle viral enfeksiyonu taklit ettik ve mikrogliyalı ve mikrogliyazsız organoidleri karşılaştırdık," diye devam ediyor Schmied. Viral enfeksiyon mikrogliya özelliklerini dağıtarak inflamatuvar bir yanıtı tetikleyerek bu enfeksiyonu ele almalarına neden olur. Bu değişim, nöronal devrenin uygun şekilde montajına müdahale edebilecek aşırı bölünen nöronlara neden olur ve sonuçta nörogelişimsel kusurlara neden olur.
Aşı ile önlenebilir olmasına rağmen, Rubella için ibuprofen gibi anti-inflamatuar ilaçlar dışında spesifik bir antiviral tedavi yoktur. Bilim insanları, ibuprofenin gelişmekte olan beyni nasıl etkilediğini görmek için, virüs bulaşmış organoidlere ağrı kesici uyguladılar. İbuprofen uyguladıktan sonra, inflamatuar aracılı değişiklikler azaldı ve normal nöronal ortam geri yüklendi. Bu, sadece mikrogliya varlığında gerçekleşti, bu da ibuprofenin embriyonik gelişim sırasında koruyucu etkilerini, COX 1'i mikrogliyaya özgü olan iki inflamatuar enzimi - COX 1 ve COX 2'yi - inhibe ederek gösterdiğini gösteriyor. Siegert, "Makalemiz, inflamatuar reaksiyonları ve tedavilerini taklit etmek için mikrogliya beyin organoid modellerine sahip olmanın kritik olduğunu gösteriyor. Mikrogliyalar eksikse, etkiler gözden kaçırılabilir," diye özetliyor.
Bu, beyin organoid modellerinin ve ilaç testi ve araştırma için kullanılan hiPSC'lerin son gelişimi ışığında çok önemli bir gerçektir: bu modellerin mümkün olduğunca gerçekçi olması gerekiyor ve şimdi gösterildiği gibi, bu mikrogliyaları gerektiriyor. Siegert grubunun yeni modeli, potansiyel olarak hamile annelere fayda sağlayacak daha fazla araştırma için bir platform olarak hizmet edebilir. İbuprofen veya parasetamol gibi yaygın olarak kullanılan ağrı kesiciler yetişkinler için güvenli kabul edilirken, hamile kadınlarda test edilmemiştir. Bunların etik endişeler, maliyet etkileri ve yasal riskler dahil olmak üzere sayısız nedeni vardır. Bunlara eşlik eden belirsizlikler genellikle "etiketsiz" kullanıma neden olur.
