Nyt studie viser, at 'mini-hjerner' kan fremskynde udviklingen af behandlinger mod Alzheimers sygdom

Ved hjælp af en innovativ ny metode skaber en forsker fra University of Saskatchewan (USask) miniature-pseudoorganer fra stamceller for at diagnosticere og behandle Alzheimers sygdom.

Da Dr. Tyler Wenzel, ph.d., først fik ideen om at skabe en miniaturehjerne ud fra stamceller, havde han ingen anelse om, hvor succesfulde hans kreationer ville blive. Nu kan Wenzels "minihjerne" revolutionere den måde, vi diagnosticerer og behandler Alzheimers og andre hjernesygdomme på.

"Aldrig i vores vildeste fantasi havde vi troet, at vores vanvittige idé ville virke," sagde han. "Disse [mini-hjerner] kunne bruges som et diagnostisk værktøj lavet af blod."

Wenzel, en postdoc på College of Medicine's Department of Psychiatry, udviklede ideen om "mini-hjernen" - eller mere formelt en unik model af et cerebralt organoid - under vejledning af Dr. Darrell Musso, ph.d.

Menneskelige stamceller kan manipuleres til at blive til næsten enhver anden celle i kroppen. Ved hjælp af stamceller taget fra menneskeblod var Wenzel i stand til at skabe et miniature kunstigt organ – omkring tre millimeter i størrelse, der visuelt ligner et stykke tyggegummi, som nogen har forsøgt at glatte ud igen.

Disse "mini-hjerner" skabes ved at skabe stamceller fra en blodprøve og derefter omdanne disse stamceller til fungerende hjerneceller. Brugen af små syntetiske organoider til forskning er ikke et nyt koncept, men de "mini-hjerner", der er udviklet i Wenzels laboratorium, er unikke. Som beskrevet i Wenzels artikel i tidsskriftet Frontiers of Cellular Neuroscience, består hjernerne i hans laboratorium af fire forskellige typer hjerneceller, mens de fleste hjerneorganoider kun består af neuroner.

I test afspejler Wenzels "mini-hjerner" mere præcist voksne menneskehjerner, hvilket muliggør mere detaljerede studier af voksne neurologiske tilstande såsom Alzheimers sygdom.

Og for de "mini-hjerner", der blev skabt af stamceller fra mennesker med Alzheimers, fandt Wenzel, at det kunstige organ udviste Alzheimers patologi – blot i mindre skala.

"Hvis stamceller kan blive til en hvilken som helst celle i menneskekroppen, blev spørgsmålet: 'Kan vi skabe noget, der ligner et helt organ?'" sagde Wenzel. "Mens vi udviklede dette, fik jeg denne vanvittige idé, at hvis disse faktisk var menneskehjerner, hvis en patient havde en sygdom som Alzheimers, og vi dyrkede en 'minihjerne', så ville den lille hjerne teoretisk set have Alzheimers."

Wenzel bemærkede, at denne teknologi har potentiale til at ændre den måde, hvorpå sundhedspleje leveres til mennesker med Alzheimers sygdom, især i landdistrikter og fjerntliggende samfund. Denne banebrydende forskning har allerede modtaget støtte fra Alzheimer Society of Canada.

Hvis Wenzel og hans kolleger kan skabe en pålidelig måde at diagnosticere og behandle neurologiske sygdomme som Alzheimers ved blot at bruge en lille blodprøve – som har en relativt lang holdbarhed og kan sendes med kurér – i stedet for at patienterne skal rejse til hospitaler eller specialklinikker, kan det spare sundhedsressourcer betydeligt og reducere patienternes byrde.

"Teoretisk set, hvis dette værktøj virker, som vi tror, det gør, kunne vi bare få en blodprøve sendt fra La Loche eller La Ronge til universitetet og stille en diagnose på den måde," sagde han.

Det indledende bevis på konceptet for "mini-hjernerne" har været yderst opmuntrende - hvilket betyder, at det næste skridt for Wenzel er at udvide testningen til en større patientpulje.

Forskerne er også interesserede i at udvide omfanget af deres minihjerneforskning. Hvis de kan bekræfte, at minihjernerne nøjagtigt afspejler andre hjernesygdomme eller neurologiske tilstande, kan de bruges til at fremskynde diagnosen eller teste effektiviteten af lægemidler hos patienter, sagde Wenzel.

Som et eksempel pegede Wenzel på de lange ventetider for at se en psykiater i Saskatchewan. Hvis "mini-hjerner" kunne bruges til at teste, hvilket antidepressivt lægemiddel der virker bedst for en deprimeret patient, kunne det reducere den tid, det tager at se en læge og få en recept, betydeligt.

En 'mini-hjerne' i en petriskål - når organoiderne er lavet af stamceller fra mennesker med Alzheimers, udviser de Alzheimers patologi, blot i mindre skala. Kilde: USask/David Stobbe.

Wenzel, en tidligere gymnasielærer i naturvidenskab, der bevægede sig ind i forsknings- og akademiverdenen, sagde, at det er "essensen af forskning" - at opstille en hypotese og komme tættere på at teste den i et eksperiment - der begejstrer ham for sit arbejde.

Den forbløffende succes med de første "mini-hjerner" var så forbløffende, at Wenzel indrømmede, at han stadig ikke fuldt ud kan forstå den.

"Jeg er stadig vantro, men det er også utrolig motiverende, at sådan noget er sket," sagde Wenzel. "Det giver mig noget, som jeg tror vil påvirke samfundet og gøre en reel forskel og skabe forandring... det har potentiale til at ændre det medicinske landskab."

Resultaterne af arbejdet er beskrevet i detaljer i en artikel offentliggjort i tidsskriftet Frontiers in Cellular Neuroscience.