Ny studie visar "minihjärnor" som kan påskynda utvecklingen av behandlingar för Alzheimers sjukdom

Med hjälp av en innovativ ny metod skapar en forskare vid University of Saskatchewan (USask) miniatyrpseudoorgan från stamceller för att diagnostisera och behandla Alzheimers sjukdom.

När Dr Tyler Wenzel (Ph.D.) först kom på idén att skapa en miniatyrhjärna från stamceller, hade han ingen aning om hur framgångsrika hans skapelser skulle bli. Nu kan Wenzels "minihjärna" revolutionera sättet vi diagnostiserar och behandlar Alzheimers och andra hjärnsjukdomar.

"Aldrig i våra vildaste drömmar trodde vi att vår galna idé skulle fungera", sa han. "Dessa [minihjärnor] kan användas som ett diagnostiskt verktyg skapat av blod."

Wenzel, en postdoktor vid College of Medicines Department of Psychiatry, utvecklade idén om en "minihjärna" – eller mer formellt, en unik cerebral organoidmodell – under ledning av Dr. Darrell Musso, Ph. D.

Mänskliga stamceller kan manipuleras för att bli nästan vilken cell som helst i kroppen. Med hjälp av stamceller tagna från mänskligt blod kunde Wenzel skapa ett konstgjort miniatyrorgan – cirka tre millimeter stort, som visuellt påminner om en bit tuggummi som någon försökte släta ut igen.

Dessa "minihjärnor" skapas genom att skapa stamceller från ett blodprov och sedan omvandla dessa stamceller till fungerande hjärnceller. Att använda små syntetiska organoider för forskning är inget nytt koncept, men de "minihjärnor" som utvecklats i Wenzels labb är unika. Som beskrivs i Wenzels artikel i tidskriften Frontiers of Cellular Neuroscience, är hjärnorna från hans laboratorium sammansatta av fyra olika typer av hjärnceller, medan de flesta hjärnorganeller endast är sammansatta av neuroner.

I tester speglar Wenzels "minihjärnor" mer exakt den vuxna mänskliga hjärnan, vilket möjliggör mer detaljerade studier av neurologiska tillstånd hos vuxna patienter, såsom Alzheimers sjukdom.

Och för de "minihjärnor" som skapats av stamceller från personer med Alzheimers sjukdom, fastställde Wenzel att det konstgjorda organet uppvisar Alzheimers patologi - bara i mindre skala.

"Om stamceller kan bli vilken cell som helst i människokroppen, då blir frågan: 'Kan vi skapa något som liknar ett helt organ?'" sa Wenzel. "Medan vi utvecklade det här, hade jag den här galna idén att om dessa verkligen var mänskliga hjärnor, om en patient hade en sjukdom som Alzheimers och vi odlade dem en "minihjärna", så skulle den lilla hjärnan teoretiskt ha Alzheimers.".

Wenzel noterade att denna teknik har potential att förändra hur hälsovård ges till personer med Alzheimers sjukdom, särskilt på landsbygden och i avlägsna samhällen. Denna banbrytande forskning har redan fått stöd från Alzheimer Society of Canada.

Om Wenzel och hans kollegor kan skapa ett tillförlitligt sätt att diagnostisera och behandla neurologiska sjukdomar som Alzheimers med endast ett litet blodprov - som har en relativt lång hållbarhetstid och kan skickas med bud - snarare än att kräva att patienterna ska resa till sjukhus eller specialiserade kliniker kan detta avsevärt spara sjukvårdsresurser och minska bördan för patienterna.

"Teoretiskt sett, om det här verktyget fungerar som vi tror att det gör, kan vi bara få ett blodprov skickat från La Loche eller La Ronge till universitetet och diagnostisera dig på det sättet", sa han.

Det första proof of concept för "minihjärnorna" har varit extremt uppmuntrande – vilket innebär att nästa steg för Wenzel är att utöka testningen till en större patientpool.

Forskarna är också intresserade av att utöka omfattningen av forskningen om "minihjärnor". Om de kan bekräfta att "minihjärnorna" exakt återspeglar andra hjärnsjukdomar eller neurologiska tillstånd, sa Wenzel, kan de användas för att påskynda diagnosen eller testa effektiviteten av läkemedel hos patienter.

Som ett exempel pekade Wenzel på de långa väntetiderna för att träffa en psykiater i Saskatchewan. Om "minihjärnor" kunde användas för att testa vilket antidepressivt läkemedel som fungerar bäst för en deprimerad patient, skulle det kunna minska tiden det tar att besöka en läkare och få ett recept avsevärt.

"Mini-hjärnor" i en petriskål - när de skapas från stamceller från personer med Alzheimers uppvisar organoiderna Alzheimers patologi, bara i mindre skala. Kredit: USask/David Stobbe.

En före detta gymnasielärare i naturvetenskap som flyttade in i forskningsvärlden och den akademiska världen, Wenzel sa att det är "det väsentliga med forskning" - att komma med en hypotes och komma närmare att testa den i ett experiment - som entusiasmerar honom med sitt arbete.

Den häpnadsväckande framgången med de första "minihjärnorna" var så häpnadsväckande att Wenzel erkände att han fortfarande inte riktigt kan linda huvudet runt det.

"Jag är fortfarande i misstro, men det är också otroligt motiverande att något sådant här hände," sa Wenzel. "Detta ger mig något som jag tror kommer att påverka samhället och göra en verklig skillnad och skapa förändring... Det har potential att förändra medicinens landskap."

Fynden beskrivs i detalj i en artikel publicerad i tidskriften Frontiers in Cellular Neuroscience.