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요약:연구자들은 동물 세포가 없는 인간 뇌 오가노이드로 알려진 실험실에서 성장한 미니 뇌를 생산하는 방법을 혁신하여 신경퇴행성 질환에 대한 보다 정확한 연구와 치료를 약속합니다.

이전에는 Matrigel이라는 마우스 육종에서 추출한 물질을 사용하여 뇌 유기체를 성장시켰는데, 이로 인해 정의되지 않은 구성과 가변성으로 인해 불일치가 발생했습니다. 새로운 방법은 동물 성분이 없는 조작된 세포외 기질을 사용하여 뇌 유기체의 신경 발생을 개선합니다.

이 획기적인 기술은 인간의 뇌 상태를 보다 정확하게 복제할 수 있게 하며 ALS 및 알츠하이머병과 같은 신경퇴행성 질환의 맞춤형 치료를 위한 문을 열 수 있습니다.

중요한 사실:

원천:미시간대학교

미시간 대학교 연구원들은 신경퇴행성 질환을 연구하고 궁극적으로 치료하는 방식을 크게 개선할 수 있는 동물 세포가 없는 인공적으로 성장한 소형 뇌(인간 뇌 오가노이드라고 함)를 생산하는 방법을 개발했습니다.

지난 10년 동안 신경 질환을 연구한 과학자들은 마우스 모델의 대안으로 인간 뇌 오가노이드의 사용을 탐구해 왔습니다.

배아 또는 다능성 줄기 세포에서 파생된 이러한 자가 조립된 3D 조직은 기존의 2차원 배양에 비해 복잡한 뇌 구조를 더욱 밀접하게 모델링합니다.

지금까지 세포외 기질로 알려진 뇌 유기체의 세포에 구조를 제공하는 단백질과 분자의 공학적 네트워크는 종종 Matrigel이라는 마우스 육종에서 파생된 물질을 사용했습니다.

이 방법은 상대적으로 정의되지 않은 구성과 배치 간 가변성으로 인해 심각한 단점을 안고 있습니다.

Annals of Clinical and Translational Neurology에 발표된 최신 UM 연구는 Matrigel의 약점을 극복할 수 있는 솔루션을 제공합니다.

연구자들은 동물 성분 없이 인간 뇌 오가노이드용으로 조작된 세포외 기질을 사용하고 이전 연구에 비해 뇌 오가노이드의 신경 발생을 강화하는 새로운 배양 방법을 개발했습니다.

"동물 성분이 없는 인간 뇌 오가노이드 개발의 이러한 발전은 신경 발달 생물학의 이해에 상당한 진전을 가져올 것입니다."라고 수석 저자이자 UM Biointerfaces 연구소 소장이자 볼프강 파울리 대학 교수인 Joerg Lahann 박사가 말했습니다. UM의 화학공학.

“과학자들은 동물 연구를 임상 세계로 전환하기 위해 오랫동안 노력해 왔으며, 이 새로운 방법을 통해 중개 연구가 실험실에서 임상으로 더 쉽게 진행될 수 있을 것입니다.”

연구팀의 뇌 오가노이드의 기본 세포외 기질은 줄기세포가 부착, 분화 및 성숙하는 데 기본 구조 역할을 하는 단백질인 인간 피브로넥틴으로 구성되었습니다. 그들은 다공성 폴리머 지지체에 의해 지지되었습니다.

오가노이드는 몇 달 동안 배양되었으며, 실험실 직원은 코로나19 팬데믹으로 인해 건물에 들어갈 수 없었습니다.

연구자들은 단백질체학을 사용하여 뇌 유기체가 건강한 뇌와 척수 주위를 흐르는 투명한 액체인 뇌척수액을 개발했다는 ​​사실을 발견했습니다. 이 유체는 Matrigel에서 개발된 인간 뇌 오가노이드에 대한 획기적인 연구와 비교하여 인간 성인 CSF와 더 밀접하게 일치했습니다.

UM Macromolecular Science 대학원생이자 제1저자인 Ayşe Muñiz 박사는 “우리의 뇌가 자궁 내에서 자연적으로 발달할 때, 물론 쥐의 암세포에 의해 생성된 세포외 기질에서 자라는 것은 아닙니다.”라고 말했습니다. 및 작업 당시 엔지니어링 프로그램.

"자연 환경과 더욱 유사하게 설계된 틈새에 세포를 배치함으로써 우리는 자연에서 보는 것을 더욱 충실하게 모방하는 오가노이드 발달의 차이를 관찰할 수 있을 것이라고 예측했습니다."

이러한 이종 발생이 없는 인간 뇌 오가노이드의 성공은 신경퇴행성 질환 환자의 세포로 재프로그래밍할 수 있는 문을 열었다고 공동 저자이자 UM의 ALS Center of Excellence 소장인 Eva Feldman 박사와 James W. UM 의과대학 신경학과 Albers 석좌교수.