Dezvoltarea comutatorului de polaritate GABA și plasticitatea neuronală în organoizi neuronali produși biotehnologic

Pentru prima dată, oamenii de știință de la UMG și Clusterul de Excelență "Multimic Bioimagerie" (MBExC), precum și Centrul German pentru Boli Neurodegenerative (DZNE) au reușit să creeze rețele neuronale cu funcții ale creierului uman din tulpina pluripotentă indusă de om. celule. Țesuturile cunoscute sub numele de organoizi neuronali bioinginerați (BENO) prezintă proprietățile morfologice ale creierului uman. De asemenea, dezvoltă funcții care sunt importante pentru dezvoltarea funcțiilor de învățare și memorie. Publicat în Nature Communications.

Sursa: University Medicine Göttingen: Imagini de la Zafeiriou și colab. (2020) Comutator de polaritate GABA și plasticitate neuronală în organoizi neuronali bioinginerați. Nat Commun, 11, 3791.

Stânga: Reprezentarea unui „organoid neuronal bioinginerat” (BENO) produs conform unuia dintre Zafeiriou și colab. procedura publicată; formarea structurii rețelei neuronale este arătată de colorarea proteinelor markerului neuronal (proteina 2 asociată cu microtubuli; albastru) și a neurofilamentului (verde), precum și a celulelor gliale (proteină acidă fibrilară glială; roșie). Scara: 0,5 mm. Dreapta: extinderea structurii rețelei neuronale într-un BENO. După ce proteina neurofilamentului este colorată, axonii neuronali sunt afișați în verde, activând neuronii glutamatergici în roșu și nucleii celulelor în albastru

Organoidele cerebrale sunt instrumente promițătoare pentru modelarea bolilor și dezvoltarea medicamentelor. Pentru formarea corectă a unei rețele neuronale, atât neuronii excitatori și inhibitori, cât și celulele gliale trebuie să se dezvolte împreună. Aici vom raporta despre auto-organizarea dirijată a organoidilor pluripotenți ai trunchiului cerebral induși de om. Organoidele cerebrale sunt instrumente promițătoare pentru modelarea bolilor și dezvoltarea medicamentelor. Pentru formarea corectă a unei rețele neuronale, trebuie să se dezvolte atât neuronii excitatori și inhibitori, cât și celulele gliale. Aici raportăm despre auto-organizarea direcționată a celulelor stem pluripotente induse de om într-un hidrogel de colagen în direcția unei rețele neuronale cu rețea înaltă în format de țesut macroscopic. Organoidele neuronale proiectate biotehnologic (BENO) cuprind neuroni excitatori și inhibitori interconectați cu astrocite și oligodendrocite de susținere. Evenimentele cu Potențial Depolarizator Gigantic (PIB), așa cum se vede în culturile BENO timpurii, imită activitatea timpurie a rețelei creierului fetal. Modificarea polarității GABA observată și PIB-urile reduse în> 40 de zile BENO indică o maturizare progresivă a rețelei neuronale. BENO arată o dezvoltare accelerată a exploziilor de rețea complexe după două luni și semne de potențare pe termen lung. Similitudinea proprietăților structurale și funcționale cu cele ale creierului fetal ar putea permite BENO să fie utilizate în studiile de plasticitate neuronală și modelarea bolii. Celulele dintr-un hidrogel de colagen într-o rețea neuronală foarte interconectată într-un format de țesut macroscopic. Organoidele neuronale proiectate biotehnologic (BENO) cuprind neuroni excitatori și inhibitori interconectați cu astrocite și oligodendrocite de susținere. Evenimentele cu Potențial Depolarizator Gigantic (PIB), așa cum se vede în culturile BENO timpurii, imită activitatea timpurie a rețelei creierului fetal. Modificarea polarității GABA observată și PIB-urile reduse în> 40 de zile BENO indică o maturizare progresivă a rețelei neuronale. BENO arată o dezvoltare accelerată a exploziilor de rețea complexe după două luni și semne de potențare pe termen lung. Similitudinea proprietăților structurale și funcționale cu creierul fetal ar putea permite BENO să fie utilizate în studiile de plasticitate neuronală și modelarea bolilor.