Aditif makanan membuat produksi massal organoid otak menjadi mungkin. Para peneliti sekarang dapat mempelajari perkembangan dan penyakit dalam skala.
Sekelompok peneliti neuro wu tsai neuro yang bekerja dengan kelompok neuron manusia yang dikenal sebagai organoid yang bertujuan untuk memperluas pekerjaan mereka dan mengejar pertanyaan ilmiah yang lebih besar. Solusinya ada di sekitar mereka.
Selama hampir sepuluh tahun, program organogenesis otak Stanford telah meningkatkan cara transformatif untuk mempelajari otak. Alih-alih mengandalkan seluruh jaringan otak dari manusia atau hewan, tim ini mendorong struktur mirip otak tiga dimensi di laboratorium menggunakan sel induk, menghasilkan model yang disebut saraf manusia dan assemblloid.
Diluncurkan pada tahun 2018 sebagai bagian dari gagasan besar Institute of Neurosciences Wu Tsai Institute dalam Inisiatif Neuroscience, program tersebut menyatukan ahli saraf, ahli kimia, insinyur, dan ahli lain untuk menyelidiki bidang -bidang seperti rasa sakit, gangguan perkembangan saraf yang mendorong genetik, dan metode inovatif untuk mengeksplorasi sirkuit otak.
Tetapi satu tantangan yang persisten memiliki kemajuan yang terbatas: skala. Untuk mendapatkan wawasan yang lebih dalam tentang perkembangan otak, mengungkapkan akar gangguan perkembangan, dan secara efektif menguji terapi baru, para peneliti membutuhkan kemampuan untuk menghasilkan ribuan organoid secara bersamaan, masing -masing dengan ukuran dan bentuk yang konsisten.
Menangani masalah lengket
Kesulitannya terletak pada kecenderungan organoid saraf untuk membekukan bersama, yang mencegah para peneliti menghasilkan sejumlah besar dari mereka dengan ukuran dan bentuk yang seragam.
Untuk mengatasi hal ini, sekelompok ahli saraf dan insinyur yang dipimpin oleh afiliasi neuro Wu Tsai SERGIU setelahnya, Kenneth T. Norris, Jr. Profesor psikiatri dan ilmu perilaku di School of Medicine, dan Sarah Heilshorn, Rickey/Nielsen di sekolah teknik, yang diidentifikasi oleh seorang Kukuk,. Seperti yang dijelaskan dalam laporan 27 Juni Nature Biomedical EngineeringKuncinya adalah Xanthan Gum, aditif makanan yang banyak digunakan yang membuat organoid terpisah.
“Kami dapat dengan mudah membuat 10.000 dari mereka sekarang,” kata Post -Bonnie Uytenggu dan Direktur Keluarga Program Organogenesis Otak Stanford. Sesuai dengan komitmen program untuk membuat teknik mereka tersedia secara luas, mereka telah berbagi pendekatan mereka sehingga orang lain dapat menggunakannya. “Ini, seperti semua metode kami, terbuka dan dapat diakses secara bebas. Sudah ada banyak laboratorium yang telah menerapkan teknik ini.”
Hari -hari awal studi organoid otak
Jalan menuju kulit kepala tidak selalu mudah. Sekitar selusin tahun lalu, setelah hanya membentuk metode untuk mengubah sel induk menjadi jaringan seperti otak tiga dimensi, yang sekarang disebut organoid saraf regional. Pada saat itu, ia hanya bisa menghasilkan beberapa model awal ini.
“Pada hari -hari awal, saya memiliki delapan atau sembilan dari mereka, dan saya menamai masing -masing dari mereka setelah makhluk mitologis,” kenang setelahnya.
Namun, tujuan terakhir dari posting ini adalah untuk mendapatkan wawasan yang lebih dalam tentang bagaimana otak berkembang – terutama proses yang dapat menyebabkan kondisi seperti autisme atau sindrom Timotius. Dia juga tertarik menggunakan organoid untuk menguji potensi efek samping obat pada perkembangan otak. Untuk mengejar pertanyaan -pertanyaan ini, ia menjelaskan, “Kita perlu menghasilkan ribuan organoid, dan semuanya harus sama.”
Dia mengerti bahwa kemajuan akan membutuhkan kolaborasi dalam berbagai disiplin ilmu. “Saya pikir, 'Ini adalah bidang yang muncul dan ada banyak masalah yang akan kita hadapi, dan cara kita akan menghadapinya dan menyelesaikannya adalah dengan menerapkan teknologi inovatif,'” kata Post.
Dengan visi ini dalam pikiran, ia bermitra dengan afiliasi Wu Tsai Neuro Karl Deisseroth, seorang ahli saraf dan bioengineer, dan mengumpulkan tim ahli yang luas. Bersama -sama, dengan dukungan dari inisiatif utama dari ide -ide besar dalam ilmu saraf Wu Tsai, mereka meluncurkan Program Organogenesis Otak Stanford.
Solusi anti -stick muncul
Masalah lengket itu mengangkat kepalanya segera setelah itu. Organoid bersama -sama, menghasilkan jumlah organoid yang lebih kecil dari berbagai bentuk dan ukuran.
“Orang -orang di lab akan terus mengatakan,” saya membuat seratus organoid, tetapi saya berakhir dengan dua puluh, “kata Post.
Itu adalah berkah dan kutukan. Di satu sisi, ini menunjukkan bahwa para peneliti dapat menempelkan dua jenis organoid yang berbeda – katakanlah, otak kecil dan sumsum tulang belakang – untuk mempelajari perkembangan struktur otak yang lebih kompleks. Memang, majelis ini sekarang menjadi bagian penting dari post -pos dan kolega.
Di sisi lain, tim masih harus dapat membuat sejumlah besar organoid sehingga mereka dapat mengumpulkan data yang tepat tentang perkembangan otak, menyaring obat untuk cacat pertumbuhan, atau melakukan sejumlah proyek lain dalam skala.
Salah satu kemungkinan adalah menumbuhkan setiap organoid dalam hidangan terpisah, tetapi melakukan itu seringkali tidak efisien. Sebaliknya, laboratorium membutuhkan sesuatu untuk memisahkan organoid ketika menumbuhkannya dalam batch, jadi setelah bekerja dengan Heilshorn, kolaborator program dan insinyur Stanford Brain Organogenesis material, untuk mencoba beberapa opsi.
Tim akhirnya melihat 23 bahan berbeda dengan mata untuk membuat metode mereka dapat diakses oleh orang lain.
“Kami memilih bahan yang telah dianggap biokompatibel dan relatif ekonomis dan mudah digunakan, sehingga metode kami dapat dengan mudah diadopsi oleh ilmuwan lain,” kata Heilshorn.
Untuk menguji masing -masing, mereka pertama -tama menumbuhkan organoid dalam cairan nutrisi selama enam hari, kemudian tambahkan salah satu bahan uji. Setelah 25 hari lagi, tim hanya menghitung berapa banyak organoid yang tersisa.
Bahkan dalam jumlah kecil, permen karet Xanthan mencegah organoid dari menyatu, dan itu dilakukan tanpa efek samping pada pengembangan organoid. Itu berarti bahwa para peneliti dapat membuat organoid terpisah tanpa membingkai hasil eksperimen mereka.
Meningkatkan tes obat
Untuk menunjukkan potensi teknik ini, tim menggunakannya untuk mengatasi masalah dunia nyata: dokter sering ragu untuk meresepkan obat yang berpotensi bermanfaat bagi orang hamil dan bayi karena mereka tidak tahu apakah obat -obatan ini dapat membahayakan otak yang berkembang. (Meskipun obat -obatan yang disetujui oleh FDA melalui pengujian luas, masalah etika berarti mereka umumnya tidak diuji untuk hamil atau bayi.)
Untuk menunjukkan bagaimana organoid mengatasi masalah, penulis co-lead Genta Narazaki, seorang peneliti tamu di pasca-laboratorium pada saat penelitian, pertama-tama menumbuhkan 2.400 organoid dalam batch. Kemudian, Narazaki menambahkan salah satu dari 298 obat yang disetujui oleh FDA ke setiap batch untuk melihat apakah ada di antara mereka yang dapat menyebabkan cacat pertumbuhan. Bekerja sama dengan penulis co-lead Yuki Miura di pasca-lab, Narazaki menunjukkan bahwa beberapa obat, termasuk yang digunakan untuk mengobati kanker payudara, menghambat pertumbuhan organoid, menunjukkan bahwa mereka bisa berbahaya untuk perkembangan otak.
Eksperimen menunjukkan bahwa para peneliti dapat mengungkapkan potensi efek samping – dan melakukannya dengan sangat efisien, setelah mengatakan: “Satu percobaan tunggal menghasilkan ribuan organoid kortikal itu sendiri dan menguji hampir 300 obat.”
Program Organogenesis Otak -Stanford sekarang berharap untuk menggunakan teknik mereka untuk membuat kemajuan dalam sejumlah gangguan neuropsikiatri, seperti autisme, epilepsi, dan skizofrenia. “Mengatasi penyakit ini sangat penting, tetapi kecuali Anda meningkat, tidak ada cara untuk membuat penyok,” kata Post. “Itulah tujuannya sekarang.”
Reference: “Scalable Production of Human Cortical Organoids Using a BioCompatible Polymer” by Genta Narazaki, Yuki Miura, Sergey D. Pavlov, Mayuri Vijay Thete, Julien G. Roth, Merve Avar, Sungchul Shin, Ji-il Kim, Zuzana Hudacova, Sarah C. Heilshorn and Sergiu P. Pașca, 27 June 2025, Nature Biomedical Engineering.
Dua: 10.1038/S41551-025-01427-3
Pekerjaan ini didukung oleh ide bagus tentang ide -ide organogenik otak Stanford dari Wu Tsai Neurosciences Institute, USA Institut Kesehatan Nasional (MH107800, R01 EB027171, dan R01 MH137333), NYSCFF Robertson Stem Cell Investigator Award, The Kwan Research Fund, The Coates Foundation, The Senkut Research Funds, Ludwig Foundation, The Chan Zuckerberg Inisiatif Ben Barres, St. DMR 2103.2, DM 2103, DM 2103, DM 2103, DM 2103, DM 2103, Stanford Postdoctoral Institute, Stanford Stanford Bachelor of Summer Research Summer Stanford, dan SNSF Hibah Postdoc.Mobility (222016).
Narasaki adalah karyawan Daiichi-Sankyo Co., Ltd., selama durasi penelitian ini, tetapi perusahaan tidak memiliki masukan pada desain interpretasi eksperimental dan data. Stanford University memegang paten yang mencakup generasi organoid kortikal (paten sebagai 62/477.858), yang telah dilisensikan secara komersial untuk teknologi STEM. Posting -registrasi sebagai penemu paten ini. Penulis lain menyatakan bahwa tidak ada kepentingan kompetitif.
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan Buletin ScitechDaily.
NewsRoom.id
