W przełomowym odkryciu ogłoszonym 10 sierpnia 2025 roku, badacze z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa stworzyli pierwszy na świecie organoid całego mózgu z zintegrowaną aktywnością neuronową. Ten wieloregionalny organoid mózgu (MRBO) replikuje tkanki ze wszystkich głównych regionów mózgu, w tym podstawowe naczynia krwionośne, naśladując złożoność mózgu płodowego 40-dniowego człowieka. Opublikowany w prestiżowym czasopiśmie Advanced Science, ten wynalazek obiecuje zrewolucjonizować badania nad zaburzeniami neuropsychiatrycznymi i rozwój nowych terapii, oferując bardziej etyczną i dokładną alternatywę dla tradycyjnych metod badawczych.
MRBO stanowi znaczący postęp w porównaniu z wcześniejszymi organoidami mózgu, które ograniczały się do replikacji pojedynczych regionów, takich jak kora czy śródmózgowie. Główna badaczka Annie Kathuria, profesor asystent w Katedrze Inżynierii Biomedycznej, nazwała to osiągnięcie "nowym pokoleniem organoidów mózgu". W odróżnieniu od wcześniejszych modeli, MRBO łączy różnorodne tkanki mózgowe w jedną sieć, dając bardziej holistyczny obraz rozwoju i funkcjonowania mózgu.
Tworzenie miniaturowego mózgu
Proces tworzenia polegał na hodowli komórek nerwowych z różnych regionów mózgu i podstawowych naczyń krwionośnych w osobnych naczyniach laboratoryjnych. Zespół Kathurii wykorzystał lepkie białka, porównywane do biologicznego "superglue", aby połączyć te elementy. Ta technika umożliwiła nawiązanie połączeń między tkankami i wykazanie aktywności elektrycznej, przypominającej wczesny rozwój ludzkiego mózgu. Powstały organoid zawiera od 6 do 7 milionów neuronów – znacznie mniej niż dziesiątki miliardów w mózgu dorosłego – ale zachowuje około 80% typów komórek obecnych w rozwijającym się ludzkim mózgu.
Godną uwagi cechą MRBO jest powstanie wczesnej bariery krew-mózg, kluczowej warstwy ochronnej regulującej dostęp cząsteczek do tkanki mózgowej. To zjawisko, zaobserwowane za pomocą zaawansowanych technik obrazowania, zwiększa użyteczność organoidu jako modelu do badania interakcji mózgu z otoczeniem, w tym efektów leków i toksyn.
Rozwiązanie problemu wysokich wskaźników niepowodzeń w rozwoju leków
MRBO rozwiązuje długotrwały problem w rozwoju leków neuropsychiatrycznych: alarmująco wysoki wskaźnik niepowodzeń w badaniach klinicznych. Dane branżowe wskazują, że około 96% leków neuropsychiatrycznych kończy się niepowodzeniem, w porównaniu do 85-90% dla leków ogółem. Te niepowodzenia często wynikają z ograniczeń modeli zwierzęcych, które nie odzwierciedlają dokładnie rozwoju ludzkiego mózgu i mechanizmów chorób. Kathuria podkreśliła, że schorzenia takie jak schizofrenia, autyzm i choroba Alzheimera dotyczą całego mózgu, co wymaga wszechstronnego modelu do identyfikacji wczesnych anomalii rozwojowych i potencjalnych celów terapeutycznych.
Ostatnie badania wspierają tę potrzebę, a Narodowy Instytut Zdrowia Psychicznego podaje, że w ostatniej dekadzie na nieudane badania leków neuropsychiatrycznych wydano ponad 20 miliardów dolarów. MRBO oferuje obiecujące rozwiązanie, dostarczając platformy opartej na ludzkich komórkach do testów na wczesnym etapie, co może obniżyć koszty i poprawić wskaźniki sukcesu.
Etyczne zalety i przyszłe zastosowania
Jedną z najważniejszych korzyści MRBO jest jego etyczna przewaga. Tradycyjne badania często opierają się na inwazyjnych procedurach lub testach na zwierzętach, co budzi obawy etyczne. Kathuria zauważyła: „Musimy badać modele z ludzkimi komórkami, aby zrozumieć zaburzenia neurorozwojowe i neuropsychiatryczne, ale nie mogę prosić osoby o pozwolenie na zajrzenie do jej mózgu, by badać autyzm”. Organoid eliminuje ten dylemat, oferując humanitarny sposób, który nadal dostarcza cennych informacji.
Ten przełom otwiera drogę do medycyny spersonalizowanej, umożliwiając naukowcom obserwację postępu konkretnych zaburzeń w czasie rzeczywistym i testowanie dostosowanych terapii. Na przykład można teraz symulować, jak profil genetyczny pacjenta może wpływać na skuteczność leku, proces, który może przekształcić wyniki badań klinicznych. Potencjalne zmniejszenie niepowodzeń prób o nawet 10% mogłoby zaoszczędzić przemysł farmaceutyczny miliardy dolarów rocznie, według szacunków Biotechnology Innovation Organization.
Globalny wpływ i trwające badania
Rozwój ten przyciągnął międzynarodową uwagę, tworząc współprace między Johns Hopkins a instytucjami w Europie i Azji w celu dalszego doskonalenia technologii. Finansowanie badań nad organoidami mózgu wzrosło o 15% w 2025 roku, co odzwierciedla rosnącą wiarę w jego potencjał. Przyszłe badania mają na celu zwiększenie złożoności organoidu, być może poprzez włączenie elementów układu odpornościowego, aby lepiej naśladować warunki mózgu dorosłego.
Ta innowacja wpisuje się również w szersze trendy w biotechnologii, gdzie modele tkankowe 3D coraz częściej zastępują kultury 2D. Globalny rynek organoidów ma osiągnąć 2,5 miliarda dolarów do 2030 roku, napędzany popytem w neurobiologii i medycynie regeneracyjnej. MRBO stoi na czele tej fali, oferując wgląd w przyszłość, w której zaburzenia mózgu będą lepiej rozumiane i skuteczniej leczone.
