Ny undersøgelse viser 'mini-hjerne', der kan fremskynde udviklingen af behandlinger for Alzheimers sygdom

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

Da Dr. Tyler Wenzel (Ph.D.) først kom på ideen om at skabe en miniaturehjerne ud fra stamceller, havde han ingen idé om, hvor succesrige hans kreationer ville blive. Nu kan Wenzels "mini-hjerne" revolutionere den måde, vi diagnosticerer og behandler Alzheimers og andre hjernesygdomme på.

"Vi troede aldrig i vores vildeste drømme, at vores skøre idé ville fungere," sagde han. "Disse [mini-hjerne] kan bruges som et diagnostisk værktøj skabt af blod."

Wenzel, en postdoc-stipendiat ved College of Medicine's Department of Psychiatry, udviklede ideen om en "mini-hjerne" - eller mere formelt, en unik cerebral organoid model - under ledelse af Dr. Darrell Musso, Ph. D.

Menneskelige stamceller kan manipuleres til at blive næsten enhver anden celle i kroppen. Ved at bruge stamceller taget fra menneskeblod var Wenzel i stand til at skabe et kunstigt miniatureorgan - omkring tre millimeter stort, der visuelt minder om et stykke tyggegummi, som nogen forsøgte at glatte ud igen.

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

Ved test afspejler Wenzels "mini-hjerne" mere præcist den voksne menneskelige hjerne, hvilket giver mulighed for mere detaljerede undersøgelser af neurologiske tilstande hos voksne patienter, såsom Alzheimers sygdom.

Og for de "minihjerner", der er skabt ud fra stamceller fra mennesker med Alzheimers sygdom, fastslog Wenzel, at det kunstige organ udviser Alzheimers patologi - bare i mindre skala.

"Hvis stamceller kan blive en hvilken som helst celle i den menneskelige krop, så bliver spørgsmålet: 'Kan vi skabe noget, der ligner et helt organ?'" sagde Wenzel. "Mens vi udviklede dette, havde jeg denne skøre idé om, at hvis disse virkelig var menneskelige hjerner, hvis en patient havde en sygdom som Alzheimers, og vi dyrkede dem en 'minihjerne', så ville den lille hjerne teoretisk have Alzheimers.".

Wenzel bemærkede, at denne teknologi har potentialet til at ændre den måde, sundhedspleje ydes 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 kun at bruge en lille blodprøve - som har en relativt lang holdbarhed og kan sendes med kurer - i stedet for at kræve, at patienterne rejser til hospitaler eller specialiserede klinikker, kan dette betydeligt spare sundhedsressourcer og reducere byrden for patienterne.

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

Det første proof of concept for "mini-hjerne" har været ekstremt opmuntrende - hvilket betyder, at næste skridt for Wenzel er at udvide testen til en større patientpulje.

Forskerne er også interesserede i at udvide omfanget af "mini-hjerne"-forskningen. Hvis de kan bekræfte, at "mini-hjernerne" nøjagtigt afspejler andre hjernesygdomme eller neurologiske tilstande, sagde Wenzel, kunne de bruges til at fremskynde diagnosticering eller teste effektiviteten af lægemidler hos patienter.

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

"Mini-hjerne" i en petriskål - når de er skabt ud fra stamceller fra mennesker med Alzheimers, udviser organoiderne Alzheimers patologi, kun i mindre skala. Kredit: USask/David Stobbe.

En tidligere gymnasielærer i naturfag, der flyttede ind i forskningens og den akademiske verden, sagde Wenzel, at det er "det væsentlige ved forskning" - at komme med en hypotese og komme tættere på at teste den i et eksperiment - der begejstrer ham med hans arbejde.

Den forbløffende succes med de indledende "mini-hjerne" var så forbløffende, at Wenzel indrømmede, at han stadig ikke helt kan vikle hovedet om det.

"Jeg er stadig i vantro, men det er også utroligt motiverende, at sådan noget skete," sagde Wenzel. "Dette giver mig noget, som jeg tror vil påvirke samfundet og gøre en reel forskel og skabe forandring... Det har potentialet til at ændre medicinens landskab."

Resultaterne er beskrevet detaljeret i en artikel, der er offentliggjort i tidsskriftet Frontiers in Cellular Neuroscience.