Para peneliti mengintegrasikan empat organoid yang mewakili empat komponen jalur sensorik manusia, di mana sinyal nyeri disampaikan ke otak. Stimulasi organoid sensorik (atas) oleh zat, seperti capsaicin, memicu aktivitas neuron yang kemudian ditularkan ke seluruh organoid lainnya.
Pasca lab/Stanford Medicine
Sembunyikan keterangan
Caption beralih
Pasca lab/Stanford Medicine
Para ilmuwan telah menciptakan kembali jalur nyeri di otak dengan menumbuhkan empat kelompok kunci sel saraf manusia dalam sebuah piring.
Model laboratorium ini dapat digunakan untuk membantu menjelaskan sindrom nyeri tertentu, dan menawarkan cara baru untuk menguji obat analgesik potensial, tim Stanford Laporan dalam jurnal Alam.
“Sangat menyenangkan,” kata Stephen Waxmanseorang profesor di Yale School of Medicine yang tidak terlibat dalam penelitian ini.
Saat ini, obat nyeri prospektif biasanya diuji pada hewan – yang responsnya seringkali berbeda dari manusia – dan dalam sel saraf individu, yang mungkin tidak mencerminkan perilaku seluruh jaringan otak.
Dengan sistem baru ini, yang dikenal sebagai perakitan otak, “kami memiliki sistem saraf miniatur yang mungkin merupakan platform yang sangat berguna,” kata Waxman.
Jalur dengan beberapa perhentian
Model ini adalah hasil dari upaya untuk menciptakan kembali rantai pensinyalan yang terjadi setelah paparan rangsangan yang menyakitkan, kata Sergiu Pascaseorang profesor di Universitas Stanford yang memimpin proyek.
Sentuh kompor panas, misalnya, dan sel -sel khusus di kulit “Kirim informasi itu sampai ke sumsum tulang belakang,” kata Pașca. “Kemudian sumsum tulang belakang akan menyampaikannya ke thalamus jauh di dalam otak, dan kemudian sampai ke lapisan luar otak, yang merupakan korteks.”
Untuk memperkirakan jalur ini di lab, tim Pașca menciptakan empat berbeda Organoid OtakGumpalan bola sel saraf manusia yang tumbuh dalam piring. Tim membujuk setiap organoid untuk menyerupai satu jenis otak atau jaringan tulang belakang yang ditemukan di sepanjang jalur nyeri.
“Dan kemudian kami menyatukannya, benar -benar menempatkan mereka dalam jarak dekat, dan mengawasi mereka saat mereka terhubung satu sama lain,” kata Pașca.
Setelah lebih dari enam bulan berkembang di laboratorium, hasilnya Assembleoid telah menciptakan jalur yang menghubungkan empat organoid. Sel -sel saraf juga secara spontan mulai “bekerja dengan cara yang terkoordinasi di empat bagian rakitan ini,” kata Pașca.
Cabai dan sindrom nyeri
Untuk menguji model, tim mengeksposnya ke capsaicin, bahan kimia yang membuat cabai paprika sangat panas.
“Lalu Anda mulai melihat informasi itu bepergian,” kata Pașca. “Neuron yang merasakan sinyal -sinyal ini diaktifkan dan mereka mengirimkan informasi itu ke stasiun berikutnya dan stasiun berikutnya, sampai ke korteks.”
Selanjutnya, para ilmuwan mencoba membuat rakitan menggunakan sel dengan varian genetik yang terkait dengan persepsi nyeri abnormal.
Salah satu varian ini menyebabkan kondisi langka yang disebut erythromelalgia, atau sindrom man-on-fire.
“Orang -orang ini merasakan nyeri yang membakar, terbakar, dan mendidih sebagai respons terhadap kehangatan ringan,” kata Waxman.
Para ilmuwan menemukan bahwa rakitan dengan varian gen menghasilkan komunikasi yang jauh lebih spontan antara organoid, menunjukkan sensitivitas yang meningkat terhadap rasa sakit.
Hasil seperti itu menunjukkan bahwa organoid sudah merupakan cara yang berguna untuk mempelajari penyakit sistem saraf dan jalur yang mereka mempengaruhi, kata Dr. Guo-Li Mingseorang profesor di Sekolah Kedokteran Perelman University of Pennsylvania yang juga tidak memiliki peran dalam studi baru.
Untuk semua kompleksitasnya, Jalur nyeri dalam hidangan adalah versi yang sangat disederhanakan dari apa yang terjadi pada seseorang, tambah Ming. Sebagai contoh, manusia memiliki dua jalur utama yang membawa sinyal rasa sakit ke otak, sedangkan sistem model hanya mencakup satu.
Akibatnya, model dapat mendeteksi stimulus yang menyakitkan, tetapi tidak menghasilkan respons emosional, kata Pasca.
“Jadi kami tidak percaya bahwa jalur ini yang kami bangun dengan cara apa pun merasakan sakit,” katanya.
Dan kelompok sel manusia ini cenderung menjadi lebih berharga karena para ilmuwan menemukan cara untuk menciptakan kembali bagian-bagian yang lebih besar dan lebih kompleks dari sistem saraf.
Sebagai contoh, laboratorium Ming sendiri telah mengembangkan model tabung saraf manusia, struktur dalam embrio yang akhirnya menjadi otak bayi dan sumsum tulang belakang. Tujuannya adalah untuk memahami bagaimana gangguan neurologis berkembang di awal kehidupan.
