מוח בגודל אפונה שגדל במעבדה חשף לראשונה את הדרך בה נוירונים עלולים להתאמץ בגלל סכיזופרניה והפרעה דו קוטבית, מחלות פסיכיאטריות המשפיעות על מיליוני אנשים ברחבי העולם אך קשים לאבחון בגלל חוסר ההבנה של הבסיס המולקולרי שלהם.
הממצאים עשויים בסופו של דבר לסייע לרופאים להפחית את הטעות האנושית בעת התייחסות לאלה והפרעות בריאות הנפשיות אחרות שניתן לאבחן כיום רק עם שיקול דעת קליני ומטופלים בגישות לתרופות לניסוי ושגיאות.
פרטים על התובנות מופיעים היום ב הנדסה ביולוגית של APLו
"קשה מאוד לאבחן כי" סכיזופרניה והפרעה דו קוטבית קשה מאוד מכיוון שאף חלק מסוים במוח לא יכבה. אף אנזימים ספציפיים לא הולכים כמו בפרקינסון, מחלה נוירולוגית נוספת בה רופאים יכולים לאבחן ולטפל בהתבסס על רמות דופמין, למרות שעדיין אין לה ריפוי מתאים ", אמרו" קתוריה, רמות ג'ונס הופקינים. "התקווה שלנו היא שבעתיד אנו לא יכולים רק לאשר שהמטופל הוא סכיזופרני או דו קוטבי מאורגנואידים מוחיים, אלא שנוכל גם להתחיל לבדוק תרופות על האורגנואידים כדי לגלות אילו ריכוזי תרופות עשויים לעזור להם להגיע למצב בריא."
הצוות של קתוריה הנדס את הגרסאות המפושטות את האורגנואידים של תאי דם ועור של איברים אמיתיים ממחולים סכיזופרניים, דו קוטביים ובריאים לתאי גזע עם יכולת לייצר סוגים שונים של רקמות דמויי איברים. בעזרת אלגוריתמים חדשים של למידת מכונה המסווגים את הפעילות החשמלית של תאי המיני-מוח, הם זיהו דפוסי ירי עצביים הקשורים לתנאים בריאים ולא בריאים. במוח אמיתי, נוירונים מתקשרים זה עם זה על ידי ירי דחפים חשמליים זעירים.
מאפיינים מובחנים של הפעילות דמוית המוח של האורגנואידים שימשו כסמנים ביולוגיים של סכיזופרניה והפרעה דו קוטבית, ועזרו לצוות במקום שאורגנואידים הגיעו ממטופלים עם מצבים אלה ברמת דיוק של 83%. מספר זה השתפר ל 92% לאחר שהרקמה דמוית המוח קיבלה זעזועים חשמליים עדינים שנועדו לחשוף יותר מהדחפים הנוירואלקטריים הדרושים בדרך כלל לפעילות מוחית.
הדפוסים שזה עתה התגלו היו כרוכים בהתנהגות אלקטרופיזיולוגית מורכבת הייחודית לחולים סכיזופרניים ודו קוטביים, דוקרני ירי עצביים ושינויים במרווחים שונים המתרחשים בו זמנית על פני פרמטרים שונים שיצרו חתימה מובחנת לשתי הפרעות בריאות הנפש.
לפחות מולקולרית, אנו יכולים לבדוק מה משתבש כשאנחנו מייצרים את המוח הזה במנה ולהבחין בין אורגנודים מאדם בריא, חולה סכיזופרניה או חולה דו קוטבי על בסיס חתימות אלקטרופיזיולוגיה אלה. אנו עוקבים אחר האותות החשמליים המיוצרים על ידי נוירונים במהלך ההתפתחות, ומשווים אותם לאורגנואידים מחולים ללא הפרעות בריאות הנפש הללו. "
אנני קתוריה, מהנדסת ביו -רפואית, אוניברסיטת ג'ונס הופקינס
כדי ללמוד כיצד תאי האורגנואידים יצרו רשתות עצביות זו עם זו, הם הניחו אותם על שבב מיקרו מצויד במערכים מרובי אלקטרודות הדומים לרשת חשמל. ההתקנה עזרה להם לייעל נתונים כאילו הם הגיעו מאלקטרואנספלוגרמה זעירה, או EEG, בהם משתמשים הרופאים למדידת פעילות המוח של המטופלים.
האורגנואידים גדלים במלואם עם קוטרים של כשלושה מילימטר, אורגנים אורזים סוגים שונים של סוגי תאים עצביים שנמצאים בקליפת המוח הקדמית של המוח, הידועה בתפקידיה הקוגניטיביים הגבוהים יותר. הם מכילים גם מיאלין, חומר סלולרי העוטף עצבים כמו בידוד סביב חוטי חשמל כדי לשפר את הרשתות של האותות הדרושים למוח כדי לתקשר עם שאר הגוף.
המחקר כלל רק 12 חולים, אך ככל הנראה הממצאים יהיו בעלי יישום קליני בעולם האמיתי, אמרה קתוריה, מכיוון שהם יכולים להיות תחילתו של בדיקה חשובה לטיפולים תרופתיים פסיכיאטריים.
הצוות עובד כיום עם נוירוכירורגים, פסיכיאטרים ומדעי המוח האחרים בבית הספר לרפואה של ג'ון הופקינס כדי לגייס דגימות דם מחולים פסיכיאטריים ולבדוק כיצד ריכוזי תרופות שונים עשויים להשפיע על ממצאיהם. אפילו עם מדגם קטן, הצוות יכול להתחיל להציע ריכוזי תרופות שעלולים לעבוד על מטופל אם הוא יכול לנרמל את מצבי האורגנואיד, אמרה קתוריה.
קתוריה אמרה כי "ככה רוב הרופאים נותנים לחולים תרופות אלה, בשיטת ניסוי וטעייה שעשויה לקחת שישה או שבעה חודשים כדי למצוא את התרופה הנכונה." "קלוזאפין היא התרופה הנפוצה ביותר שנקבעה לסכיזופרניה, אך כ -40% מהמטופלים עמידים לכך. עם האורגנואידים שלנו, אולי לא נצטרך לעשות את התקופת הניסוי והטען. אולי נוכל לתת להם את התרופה הנכונה יותר מוקדם מזה."
