Creșterea și cultivarea țesuturilor cerebrale umane într-un dispozitiv care costă puțin mai mult decât o ceașcă de cafea este acum posibilă. Folosind un microcip lavabil, reutilizabil și care costă 5 dolari, oamenii de știință pot urmări structurile cerebrale auto-organizate, cunoscute sub numele de organoide cerebrale.
Dispozitivul, denumit „bioreactor microfluidic”, este un cip cu o dimensiune de 4×6 centimetri, care include o serie de bazine în care cresc organoidele. Fiecare bazin este umplut cu un lichid bogat în substanțe nutritive, care este pompat în interior și în afară în mod automat, într-un mod similar cu fluidele din creierul uman.
Folosind acest sistem, Ikram Khan din cadrul Institutului Indian Madras de Tehnologie din Chennai și colegii acestuia din cadrul Institutului Massachusetts de Tehnologie (MIT) au raportat creșterea unor organoide cerebrale pe parcursul a șapte zile. „Acest lucru demonstrează faptul că celulele creierului pot prospera în interiorul cipului”, a declarat Khan.
Teoretic, cultivarea țesutului cerebral într-un laborator ar permite oamenilor de știință să testeze modul în care creierul pacienților ar putea reacționa la diferite tipuri de medicamente.
În prezent există dispozitive utilizate pentru creșterea organoidelor cerebrale, dar deoarece vasele sunt închise ermetic pentru a evita contaminarea cu microorganisme din aer, adăugarea de substanțe nutritive, precum aminoacizi, vitamine, săruri și glucoză, sau eliminarea deșeurilor produse de celule este imposibilă. În consecință, celulele mor în decurs de câteva zile.
Pentru a combate această problemă, anterior, cercetătorii au adăugat o serie de tuburi de mici dimensiuni pentru a furniza substanțe nutritive țesutului cerebral. Totuși, designul opac al acestor dispozitive face imposibilă urmărirea a ceea ce se întâmplă în interiorul vasului. Aceasta a reprezentat o problemă semnificativă, deoarece oamenii de știință nu puteau observa reacția țesutului la diverse medicamente.
Khan și colegii săi au proiectat un nou dispozitiv, mai simplu, care combină mai multe elemente: o platformă de creștere, o serie de tuburi mici, canale de injectare a medicamentelor și chiar și un compartiment pentru încălzirea fluidelor. Toate acestea au fost integrate pe un singur cip, care poate fi imprimat 3D, folosind același tip de rășină biocompatibilă, utilizată în chirurgia dentară. Bioreactoarele controlează fluxul de substanțe nutritive și extragerea deșeurilor, prin intermediul unor tuburi, într-un incubator închis, oferind, în același timp, o vizibilitate foarte bună pentru cercetători.
Pentru a testa sistemul, cercetătorii au plasat o serie de celule stem diferențiate umane în bazine și au programat fluxul de fluid prin cip. Folosind un microscop situat deasupra platformei, aceștia puteau urmări dezvoltarea țesutul cerebral timp de o săptămână, adică până când organoidele nu mai aveau loc în bazine.
„În acea perioadă, am observat cum celulele s-au înmulțit și au format o structură asemănătoare ventriculului, adică asemănătoare cavităților din cadrul creierelor reale”, a declarat Chloé Delépine din cadrul MIT. Ventriculul a fost înconjurat de țesut care părea similar cu cel al neocortexului, un strat cerebral responsabil pentru funcții de ordin superior precum gândirea, raționamentul și înțelegerea limbajului.
„Anterior, organoidele cerebrale umane au mai atins un astfel de nivel de dezvoltare în cadrul unui alt laborator. Totuși, este pentru prima oară când am reușit să realizăm acest experiment utilizând un dispozitiv atât de accesibil și care permite o vizibilitate atât de bună a țesutului”, a declarat Delépine.
„Scopul meu este ca această tehnologie să poată ajunge la oamenii din întreaga lume care au nevoie ea pentru asistență medicală”, a declarat Khan, care a înființat o companie în India pentru a realiza acest obiectiv.
