Ny studie visar att "mini-hjärnor" kan påskynda utvecklingen av behandlingar mot Alzheimers sjukdom

Med hjälp av en innovativ ny metod skapar en forskare vid University of Saskatchewan (USask) miniatyr-pseudoorgan 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 skulle Wenzels "minihjärna" kunna revolutionera hur vi diagnostiserar och behandlar Alzheimers och andra hjärnsjukdomar.

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

Wenzel, en postdoktor vid College of Medicine's Department of Psychiatry, utvecklade idén om "mini-hjärnan" - eller, mer formellt, en unik modell av en cerebral organoid - under ledning av Dr. Darrell Musso, Ph.D.

Mänskliga stamceller kan manipuleras för att bli nästan vilken annan cell som helst i kroppen. Med hjälp av stamceller tagna från mänskligt blod kunde Wenzel skapa ett miniatyrartat organ – ungefär tre millimeter stort, som visuellt liknar en bit tuggummi som någon har försökt släta ut igen.

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

Vid testning återspeglar Wenzels "mini-hjärnor" mer exakt vuxna mänskliga hjärnor, vilket möjliggör mer detaljerade studier av vuxna neurologiska tillstånd som Alzheimers sjukdom.

Och för de "mini-hjärnor" som skapats från stamceller från personer med Alzheimers, fann Wenzel att det artificiella organet uppvisade Alzheimers patologi – bara i mindre skala.

"Om stamceller kan bli vilken cell som helst i människokroppen, blev frågan: 'Kan vi skapa något som liknar ett helt organ?'", sa Wenzel. "När vi utvecklade detta fick jag den där galna idén att om dessa faktiskt var mänskliga hjärnor, om en patient hade en sjukdom som Alzheimers, och vi odlade en 'minihjärna', så skulle den lilla hjärnan teoretiskt sett ha Alzheimers."

Wenzel noterade att den här tekniken har potential att förändra hur hälso- och sjukvård ges till personer med Alzheimers sjukdom, särskilt i landsbygds- och avlägsna samhällen. Denna banbrytande forskning har redan fått stöd från Alzheimersällskapet i Kanada.

Om Wenzel och hans kollegor kan skapa ett tillförlitligt sätt att diagnostisera och behandla neurologiska sjukdomar som Alzheimers med hjälp av bara ett litet blodprov – som har en relativt lång hållbarhet och kan skickas med bud – snarare än att patienterna måste resa till sjukhus eller specialkliniker, skulle det kunna spara resurser inom sjukvården avsevärt och minska belastningen på patienterna.

"Teoretiskt sett, om det här verktyget fungerar som vi tror, skulle vi bara kunna skicka ett blodprov från La Loche eller La Ronge till universitetet och ställa en diagnos på det sättet", sa han.

Det första koncepttestet för "minihjärnorna" har varit oerhört 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 sin forskning på minihjärnor. Om de kan bekräfta att minihjärnorna korrekt återspeglar andra hjärnsjukdomar eller neurologiska tillstånd, skulle de kunna användas för att påskynda diagnosen eller testa läkemedels effektivitet hos patienter, sa Wenzel.

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

En "minihjärna" i en petriskål – när organoiderna skapas från stamceller från personer med Alzheimers sjukdom uppvisar de Alzheimers patologi, bara i mindre skala. Bildkälla: USask/David Stobbe.

Wenzel, en tidigare gymnasielärare i naturvetenskap som nu har gått in i forsknings- och akademivärlden, sa att det är "forskningens essens" – att komma fram till en hypotes och komma närmare att testa den i ett experiment – som entusiasmerar honom inför sitt arbete.

Den fantastiska framgången med de första "minihjärnorna" var så häpnadsväckande att Wenzel medgav att han fortfarande inte helt kan förstå den.

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

Resultaten av arbetet beskrivs i detalj i en artikel publicerad i tidskriften Frontiers in Cellular Neuroscience.