Können 'mini-gehirne' tiermodelle im labor ersetzen?


Können 'mini-gehirne' tiermodelle im labor ersetzen?

Tiermodelle für Krankheit sind ein wesentlicher Bestandteil der Drogenproben, zumindest für jetzt. Neue Forschung zu einer neuartigen Art, Gehirnzellen zu produzieren, könnte zu einer kostengünstigeren und ethischeren Weise führen, um die Drogen der Zukunft zu testen.

Die Anwendungen für das Mini-Gehirn decken fast die gesamte neuropharmakologische Forschung ab.

Bildkredit: Dr. Thomas Hartung, Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health

Tierversuche sind fast so alt wie die medizinische Wissenschaft selbst, aber ihre Geschichte und Nützlichkeit hindert sie nicht daran, ein umstrittenes Thema zu sein.

Irgendwelche möglichen Wege, um ihre Nutzung zu minimieren, werden unaufhörlich verfolgt.

Hunderttausende von Tieren werden jährlich für die neurologische Forschung eingesetzt. Jedoch arbeiten etwa 95% der Drogen, die Erfolg bei Tieren zeigen, nicht beim Menschen.

Die bahnbrechende Forschung zum wachsenden funktionierenden Hirngewebe hofft, unsere Abhängigkeit von Kreaturen zu ersetzen.

Forscher an der Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health, in Baltimore, MD, hoffen, dass ihre neuen Mini-Gehirne schließlich von der Standard-tierischen neurologischen Forschung übernehmen könnten.

Die Geburt des Mini-Gehirns

Das Zentrum für Alternativen zur Tierversuche (CAAT) bei Johns Hopkins steht seit 35 Jahren an der Spitze der Zellkulturmethoden. Dr. Thomas Hartung und sein Team bei CAAT arbeiten daran, Miniatur-Gehirne zu entwickeln, die aus echten, funktionierenden miteinander verbundenen Neuronen bestehen.

Derzeit bestehen menschliche Zellkulturen aus nur einem Zellentyp, und diese Zellen sind nicht in irgendeiner Weise miteinander verbunden. Die Zellen werden oft aus einem resezierten Tumor oder embryonalen Stammzellen erzeugt, die beide ihre eigenen ethischen Fragen tragen.

Dr. Hartungs bahnbrechende Mini-Gehirne werden aus einem anderen Tuch geschnitten. Sie werden mit Hautzellen von gesunden Patienten "umprogrammiert", um Stammzellen zu werden. Als solche, diese Zellen, bekannt als induzierte pluripotenten Stammzellen (iPSCs), umgehen das ethische Minenfeld.

Die Zellen sind genetisch angepasst, um einen embryonalen Stammzell-ähnlichen Zustand zu betreten und stimuliert, um in Gehirnzellen zu wachsen.

Größe, Nutzung und Praktikabilität

Es wird gehofft, dass diese Bälle von Zellen für Untersuchungen in der Ätiologie und Behandlung von vielen Krankheiten, einschließlich Alzheimer, Parkinson und Autismus nützlich sein werden. Projekte, die die Mini-Gehirne verwenden, um virale Infektionen, Trauma und Schlaganfall zu untersuchen, sind bereits im Gange.

Die Mini-Gehirne, nur 350 μm über, bestehen aus 10.000-20.000 einzelnen Gehirnzellen. Etwa 100 dieser identischen Zellengruppen können leicht in einer einzigen Petrischale gezüchtet werden. Im Gegensatz zu Standardzellkulturen enthalten sie eine Reihe funktionierender, zusammenhängender Gehirnzellen, einschließlich Astrozyten und Oligodendrozyten.

Die Mini-Gehirne imitieren das embryonale Gehirn, und die Forscher können die Nerven-Myelinscheiden beobachten und beobachten, wie sie spontane elektrische Signalisierung entwickeln.

Dr. Hartung beantragt, die Mini-Gehirne zu patentieren und hat eine Firma namens ORGANOME auf den Markt gebracht und sie an Laboratorien verkauft.

In jeder Art von Forschung werden die Kosten immer ein Anliegen sein; Medical-Diag.com Fragte Dr. Hartung, wie diese Miniatur-Gehirne finanziell mit dem Einsatz bestehender Mausmodelle vergleichen würden. Er sagte, dass "ein Preis für die Mini-Gehirne nicht gesetzt worden ist, sondern in der Rangordnung einer Laborratte ($ 20-30) sein wird."

Natürlich sind die Kosten der Ratte selbst nur ein kleiner Teil der Kosten eines Tierversuchs. Dr. Hartung erklärt weiter, dass "eine Entwicklungsneurotoxizitätsstudie, für die unser Modell prädestiniert ist, 1.400 Ratten verwendet und etwa 1,4 Millionen Dollar für eine Substanz kostet." Machen schlechte Entscheidungen in Drogenproben kann unglaublich kostspielig sein.

Die Zukunft des Mini-Gehirns

Das Team hofft, dass die Zukunft des Mini-Gehirns hell wird. Die Einsatzmöglichkeiten sind Legion und Entwicklungen mit neuen Zelltypen öffnen die Möglichkeiten noch breiter.

Durch die Verwendung von Hautzellen von Individuen mit genetischen Erkrankungen können Forscher in der Lage sein, auf Zelllinien mit spezifischen genetischen Veränderungen zu experimentieren. Dr. Hartung glaubt, dass die Gehirne bei der Erforschung von illegalen Drogen, E-Zigaretten, chemischen Bedrohungen und Krankheitsmodellen der Infektion nützlich sein werden.

Medical-Diag.com Fragte, ob das Team auf die Erhöhung der Größe der Gehirne in der Zukunft geplant, um zusätzliche Ebenen der Komplexität hinzuzufügen. Dr. Hartung sagte:

Das erste Problem ist die Sauerstoff- und Nährstoffversorgung in der Mitte. Wir halten an einer Größe, wo dies nicht beschränkt ist. Die fortdauernde Hirnentwicklung führt auch zur Bildung von vielen Strukturen, die es schwierig machen zu kontrollieren.

Jedes Mini-Gehirn ist dann ein Individuum. Unsere Zellkugeln sind nach 10 Wochen homogen und identisch, ein großer Vorteil für den Vergleich von Substanzeffekten."

Die Zukunft des Mini-Gehirns scheint sicherlich hell zu sein. Eine leicht replizierbare Auswahl von identischen neuronalen Zellen, die zu Ihrem Labor für den Preis einer Maus versendet wurden. Vielleicht könnte dies das Ende für Tierversuche in der neurologischen Forschung buchstabieren.

Medical-Diag.com Vor kurzem abgedeckt Forschung, wie Miniatur-Gehirne aus Hautzellen gezüchtet werden könnte Einblicke in Autismus.

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