Vedci vybudovali první funkcní 3D model mozkové tkáne

Dosáhnout vetsího pochopení lidského mozku je neco, ceho se vedci dlouhodobe usilují, ale zjistili, ze je obtízné vzhledem k slozitosti orgánu a výzev pri studiu jeho fyziologie v zivém tele. Nyní vedci z Tufts University v Medfordu, MA, vytvorili 3D model tkáne, který muze napodobit funkce mozku.
Tento obrázek mikroskopu ukazuje neurony (zluté), které jsou pripojeny k lestenému lesení (modré).
Zápocet obrázku: Tuftsova univerzita

Výzkumný tým, vcetne vedoucího autora Davida Kaplana, PhD, profesora Sternovy rodiny a predsedkyne biomedicínského inzenýrství na Tufts School of Engineering, ríká, ze model pripravuje cestu pro nové studie mozkových funkcí, poranení a nemoci a lécby.

Nedávno zverejnili své zjistení v roce 2008 Sborník Národního akademie ved (PNAS).

Aby studovali funkci mozkových neuronu, vedci je v soucasné dobe pestují v petri pokrmech. Ale komplikovaná struktura mozkové tkáne - která je tvorena segregovanými oblastmi sedé a bílé hmoty - nemuze být duplikována temito 2D neurony.

Sedá hmota se skládá predevsím z teles neuronových bunek a bílá hmota se skládá ze svazku nervových vláken nebo axonu. Tyto axony jsou zodpovedné za prenos signálu mezi neurony.

Kdyz je mozek vystaven poskození nebo nemoci, sedá a bílá látka jsou postizena ruznými zpusoby, coz znamená, ze je zapotrebí modelu mozkové tkáne, které umozní kazdou z techto oblastí studovat zvlást.

"Existuje nekolik málo dobrých mozností pro studium fyziologie zivého mozku, presto je to mozná jedna z nejvetsích oblastí nevyhovující klinické potreby, kdyz zvázíte potrebu nových mozností porozumet a lécit sirokou skálu neurologických poruch spojených s mozkem , "ríká Kaplan.

Vedci nedávno zkusili vytvorit funkcní mozkovou tkán rustovými neurony v prostredí s pouze 3D kolagenem, ale bez úspechu. Takové modely zemrely rychle a nedokázaly vytvorit dostatecne silnou funkci na úrovni tkáne.

Tým Tufts vsak nasel zpusob, jak vytvorit funkcní tkán podobnou 3D mozku, která nejen obsahuje segregované oblasti sedé a bílé hmoty, ale muze také zít déle nez 9 týdnu.

Jak vznikla 3D mozková tkán?

Zaprvé Kaplan a jeho kolegové spojili dva biomateriály: hedvábný protein a gel na bázi kolagenu. Hedvábí bílkovina pusobila jako houbovité lesení, ke které se pripojily neurony, zatímco gel podporoval rust nervových vláken.

Vedci pak odrízli houbovité lesení do tvaru koblihy a kolonizovali je potkaním neuronem, pred tím, nez naplní prostredek koblihy gel na bázi kolagenu, který pronikl celým lesením.

Tým zjistil, ze neurony vytvorily funkcní síte kolem výdejních lesení jen za nekolik dní a nervová vlákna procházela gelu uprostred koblihy, aby se spojila s neurony na druhé strane. Tím vznikly oddelené oblasti sedé a bílé hmoty.

Výzkumníci pak provedli radu experimentu na 3D mozku podobném tkáne, aby mohli testovat zdraví a funkci jeho neuronu a porovnat je s neurony pestovanými za pouzití stávající 2D metody nebo v prostredí pouze pro gel.

Kaplan a kolegové nalezli vyssí expresi genu, které se podílejí na rustu neuronu a fungují v 3D mozku podobném tkáni.

Neurony pestované v 3D mozkové tkáni vykazovaly stabilní metabolickou aktivitu po dobu témer 5 týdnu, zatímco taková aktivita v neuronech pestovaných v prostredí pouze s gelem zacala mizet behem 24 hodin. Navíc elektrická aktivita a reaktivita podobná tomu, která byla zjistena v intaktním mozku, byla pozorována v 3D mozkových tkánových neuronech.

V komentári k tomuto vytvorení Rosemarie Hunziker, PhD, programová reditelka tkánového inzenýrství v Národním ústavu pro biomedicínské zobrazování a bioinzenýrství, která tuto studii financovala, ríká:

"Tato práce je výjimecný výkon a kombinuje hluboké porozumení fyziologii mozku s velkým a rostoucím balíckem bioinzenýrských nástroju, které vytvárejí prostredí, které je nezbytné i dostatecné pro napodobení mozkových funkcí."

Model by mohl zlepsit studie mozkových funkcí, poranení a nemoci

Vzhledem k tomu, ze 3D mozková tkán se objevila jako funkcní, tým chtel zjistit, zda by jejich model mohl být uzitecný pro studium traumatického poranení mozku (TBI).

Simulovaly TBI tak, ze na modelu z ruzných výsek odesly závazí. Zjistili, ze chemická a elektrická aktivita v neuronech tkáne se zmenila po TBI, coz podle výzkumníku je podobné pozorováním hláseným ve studiích na TBI na zvíratech.

Podle Kaplana toto zjistení ukazuje, ze 3D mozkový model tkáne by mohl poskytnout úcinnejsí zpusob studia poranení mozku.

"V systému, který máme, muzete v podstate sledovat reakci tkání na traumatické poskození mozku v reálném case," vysvetluje. "A co je nejdulezitejsí, muzete také zacít sledovat opravy a co se stane za delsí casové období."

Ale výhody tohoto modelu zde nezastavují. Kaplan poznamenává, ze mozkové tkáne prezily více nez 2 mesíce, coz by umoznilo vedcum získat lepsí prehled o celé rade poruch mozku:

"Skutecnost, ze v laboratori muzeme udrzovat tuto tkán po dobu nekolika mesícu, muzeme zacít zkoumat neurologická onemocnení zpusobem, který nemuzete jinak, protoze potrebujete dlouhé casové plány ke studiu nekterých klícových nemocí mozku."

"Dobré modely umoznují pevné hypotézy, které mohou být dukladne testovány.Doufám, ze pouzití tohoto modelu by mohlo vést k akceleraci terapií pro dysfunkci mozku a nabídnout lepsí zpusob, jak studovat normální mozkovou fyziologii, "dodává Hunziker.

Vedci ríkají, ze nyní plánují tento model vyladit, aby byl jeste více podobný mozku. Jiz zjistili, ze mohou upravit koblihové lesení tak, aby zahrnovaly sest prstencu, z nichz kazdá muze být kolonizována ruznými neurony. Tím, ríká tým, bude simulovat sest vrstev lidské mozkové kury.

Minulý rok, Zdravotní novinky dnes hlásené na studii publikované v casopise Príroda, které odhalují, jak úspesne rostli vedci "mini-mozky" z kmenových bunek.

Naléhavé návstevy v dusledku Ambien skyrocket

Pocet lidí, kterí uzívali prípravek Ambien (zolpidem) a skoncil v nemocnicních pohotovostních oddeleních, se mezi lety 2005 a 2010 zvýsil o témer 220%, z 6 111 na 19 487 návstev, uvádí zpráva zpravodajky SAMHSA (Zneuzívání látek a administrace sluzeb dusevní zdraví USA) . SAMHSA dodal, ze 74% vsech návstev pohotovostních sluzeb, které zahrnovaly nezádoucí úcinky prípravku Ambien, byly vyrobeny osobami starsími 45 let.

(Health)

Roux-en-Y zaludecní bypass lepsí nez zaludecní pásky pro rychlou a bezpecnou hubnutí

Studie zverejnená Online First by Archives of Chirurgie porovnávala úcinnost dvou bezných forem lécby nadmerného prírustku hmotnosti: Roux-en-Y zaludecní bypass (RYGBP) a zaludecní bandáze (GB). Vedci zjistili, ze pro udrzitelnejsí a rychlejsí ztrátu hmotnosti je RYGBP lepsí formou lécby.

(Health)