O Vasculature nos mini-cérebros expande o potencial da pesquisa

Os cientistas têm feito recentemente uma variedade maravilhoso dos mini-cérebros -- culturas 3-D das pilhas neurais que modelam propriedades básicas de cérebros de vida -- mas encontrar novo podia adicionar ao excitamento crescente do campo em uma “veia inteiramente nova”: Os mini-cérebros de Brown University crescem agora vasos sanguíneos, demasiado.

As redes dos capilares dentro das bolas pequenas de pilhas de sistema nervoso poderiam permitir tipos novos de investigações em grande escala do laboratório em doenças, tais como o curso ou o abalo, onde a interacção entre o cérebro e seu sistema circulatório é primordial, disse Diane Hoffman-Kim, autor superior do estudo no jornal de métodos da neurociência. Mais fundamental, o vasculature faz uns modelos mais realísticos dos mini-cérebros de noggins naturais.

“Isto é emocionante porque os cérebros reais têm o vasculature,” disse Hoffman-Kim, um professor adjunto da ciência médica e da engenharia em Brown. “Nós confiamos nele. Para que nossos neurônios façam sua coisa, têm que ser próximos a alguns vasos sanguíneos. Se nós estamos indo estudar modelos do laboratório do cérebro, nós amaríamos para que tenham o vasculature, demasiado.”

Factura do a maioria dos mini-cérebros

Especialmente porque os cientistas podem os fazer pelas centenas, pela promessa da posse dos mini-cérebros não somente para avançar médico e pela investigação científica, mas igualmente para fazer assim com menos necessidade para os modelos animais. O laboratório de Hoffman-Kim descreveu primeiramente seu método do mini-cérebro em 2015. Quando os tecidos projetados apareceram relativamente simples comparado a algum outro, eram igualmente relativamente fáceis e baratos de fazer.

Mas o que tinham permanecido despercebidos naquele tempo, mesmo pelos inventores, era que o pouco as esferas de 8.000 pilhas cultivadas das pilhas do rato era capaz de crescer um sistema circulatório elementar.

Somente como membros do laboratório que inclui o autor principal e o alumna Molly Boutin da escola de Brown continuado a trabalhar com e estudar os mini-cérebros descobriram que após aproximadamente o dia três da cultura, aproximadamente dois terços dos mini-cérebros tinham crescido redes do tecido não-neural. Uma inspecção mais próxima revelou que estes emaranhados dos espaguetes eram (isto é apenas cresceram) câmaras de ar auto-montadas feitas das pilhas e das proteínas encontradas em vasos sanguíneos.

O estudo novo caracteriza uma grande variedade de experiências da imagem lactente em técnicas da mancha e da fluorescência que revele aqueles tipos e proteínas diferentes da pilha dentro das esferas do mini-cérebro. O estudo igualmente documenta sua integração com os tecidos neurais. Os secções transversais sob um microscópio de elétron da transmissão, entrementes, mostram que os capilares são certamente as câmaras de ar ocas que poderiam transportar o sangue.

Naturalmente, não há nenhum sangue em um mini-cérebro minúsculo, Hoffman-Kim disse. Existem em um wellplate do agarose, não em um animal vivo. Mas está trabalhando actualmente com um colega em Brown para projectar uma maneira de conectar os mini-cérebros com um instrumento microfluidic que poderia produzir uma fonte externo de circulação através de um mini-cérebro.

“Nós esboçamos em alguns guardanapo junto,” quipped.

As redes capilares não são tão densas como estariam em um cérebro real, ela reconheceram. O estudo igualmente mostra que não duram mais por muito tempo do que aproximadamente uma semana ou dois.

Pesquisa nova

Ciente de suas limitações e de seu potencial, o laboratório de Hoffman-Kim tem começado já experiências aproveitar-se da presença de vasculature. Estude a segunda liana Kramer do autor, um sénior de Brown, começou a olhar o que acontece ao vasculature e às pilhas neurais quando os mini-cérebros são privados do oxigênio ou da glicose. Mais tarde que o mesmo banco de ensaio poderia ser usado para examinar a diferença que as drogas diferentes ou outros tratamentos fazem.

O Vasculature é particularmente importante não somente porque entrega o oxigênio, a glicose e a medicina aos neurónios, mas igualmente porque a pesquisa mostra esse dentro cursos, doença de Alzheimer e lesão cerebral, o cérebro tenta às vezes remodelar seu vasculature para compensar o que lhe está acontecendo. Os mini-cérebros poderiam permitir que os pesquisadores observem tais respostas entre circunstâncias laboratório-criadas diferentes e tratamentos, Hoffman-Kim disse.

“Nós podemos estudar uma escala das condições de ferimento, das diversas drogas que estão sendo testadas e das diversas condições -- como o curso e o diabetes -- junto,” disse.