Изследователите от Johns Hopkins University School of Medicine в Мериленд наскоро са използвали най-съвременните техники в биологията, за да разкрият механизмите на атака, които използва вирусът на Зика в мозъка на плода.

Изследователска група, водена от Guo-li Ming и Hongjun Song, приложила находчива стратегия за разкриване на нова информация за това как Зика води до тежките изменения, които се наблюдават в развиващия се мозък.

Предишни изследвания, проведени от същия екип, са помогнали да се разбере, че инфекцията със Зика е свързана със смъртта на нервни стволови клетки.

Но авторите веднага отбелязват, че първоначалните изследвания са проведени в двумерна клетъчна култура и затова може да са пропуснали определени аспекти от нормалното развитие на мозъка.

Бъди спасител на науката:

Органоиди и Зика

За последното изследване Ming и Song използвали органоиди, т.е. нещо като мини-мозъци. Те могат да се отглеждат в лаборатория и оцеляват до 100 дена. Използвани са от години, но имат своите проблеми.

Органоидите могат да бъдат изключително полезни за изследователите, но са много скъпи, което ги прави недостъпни за повечето лаборатории. Към тях има сложни протоколи, което прави трудно провеждането на контролирани експерименти.

Credit: Meritxell Huch

Органоид – малка тризимерна структура, която е отгледана в лаборатория, има реалистична микроанатомия и силно наподобява „истинския” орган (бъбрек, стомах, панкреас и други).

 

---

Изследователите успели да заобиколят тези трудности, като 3D-принтирали миниатюрни биореактори, които след това да бъдат изпозлвани за произвеждане на голям брой органоиди от човешки стволови клетки. Тези биореактори позволили на учените да изследват начина, по който се държи Зика в развиваща се нервна тъкан при най-реалистични условия.

Song, който ръководи Stem Cell Program в John Hopkins Medicine Institute for Cell Engineering, казва:

„Когато възникна кризата със Зика, видяхме, че имаме идеалната система за изучаване на ефектите на вируса.”

Регион-специфични органоиди

Тези мини-биореактори можели да произвеждат три типа нервна тъкан, която да оцелява до 100 дена. Това дало на екипа достатъчно време, за да проследи активността на мозъка, докато се развивал за същия период, отговарящ на ранна и средно напреднала бременност.

Откритията потвърдили предишните им проучвания – Зика предпочита да инфектира нервни стволови клетки и първият триместър от бременността е най-рисков. Ming, професор по неврология, отбелязва, че:

„Органоидите са много по-малки и не генерират ефективно неврони, когато са инфектирани от вируса на Зика.”

Вирусът заразява и зрели неврони, но предпочита да напада млади, развиващи се неврони, дори в късен етап от растежа. Това съответства на резултатите от предходните им изследвания, върху двумерна тъкан.

Резултатите са важни като допълнение в разбирането за механизмите на Зика. Те подчертават полезността на иновативната техника за бъдещи проучвания. Както казва Song:

„С биореактора, моделът сега е много добра база за предклинично изпитване на потенциални лечения.”

Изследването е публикувано в Cell; авторите правят технологията достъпна за научната общност. В момента екипът изпитва вещества, одобрени от FDA върху органоидите, с надеждата, че някое може да повлияе на вируса.