Naukowcy z University of California San Diego Sanford Stem Cell Institute (USA) opracowali nowatorską metodę stymulacji i dojrzewania organoidów ludzkiego mózgu dzięki grafenu, warstwy węgla o grubości jednego atomu.
Badanie, którego wyniki opublikowano w czasopiśmie „Nature Communications”, przedstawia stymulację optyczną za pośrednictwem grafenu (GraMOS), bezpieczny, niegenetyczny, biokompatybilny, nieszkodliwy sposób wpływania na aktywność neuronalną w ciągu kilku dni lub tygodni. Podejście to przyspiesza rozwój organoidów mózgowych – co jest szczególnie ważne w modelowaniu schorzeń związanych z wiekiem, takich jak choroba Alzheimera – a choćby pozwala im sterować urządzeniami robotycznymi w czasie rzeczywistym.
GraMOS działa poprzez wykorzystanie unikalnych adekwatności optoelektronicznych grafenu do przekształcania światła w delikatne sygnały elektryczne, które zachęcają neurony do łączenia się i komunikowania.(foto: Wirla Pontes)
– To przełom w badaniach nad mózgiem – ocenia dr Alysson Muotri, współautorka korespondencyjna, profesor pediatrii i dyrektor UC San Diego Sanford Stem Cell Institute Integrated Space Stem Cell Orbital Research Center. – Możemy teraz przyspieszyć dojrzewanie organoidów mózgowych bez zmiany ich kodu genetycznego, otwierając drzwi do badań nad chorobami, interfejsów mózg-maszyna i innych systemów łączących żywe komórki mózgowe z technologią – wyjaśnia.
Organoidy mózgowe to trójwymiarowe modele ludzkiego mózgu pochodzące z komórek macierzystych, które są cenne w badaniu chorób neurologicznych, ale zwykle dojrzewają powoli, co ogranicza ich przydatność w stanach, które rozwijają się przez dziesięciolecia. Do tej pory metody stymulacji wymagały albo modyfikacji genetycznej (optogenetyki), albo bezpośrednich prądów elektrycznych, które mogą uszkodzić delikatne neurony.
– Korzystając z grafenu i światła, byliśmy w stanie skłonić neurony do tworzenia połączeń i szybszego dojrzewania, bez tradycyjnych narzędzi optogenetycznych – informuje dr Elena Molokanova, współautorka i dyrektor generalna oraz wynalazca technologii GraMOS w NeurANO Bioscience. – To tak, jakby dać im delikatny impuls, aby szybciej dorosły – jest to niezbędne do badania chorób związanych z wiekiem – komentuje.
– To dopiero początek – komentuje dr Alysson Muotri. – Połączenie wszechstronności grafenu i biologii organoidów w mózgu może na nowo zdefiniować to, co jest możliwe w neurobiologii – od zrozumienia mózgu po stworzenie zupełnie nowych paradygmatów technologicznych – podsumowuje.
Źródło: eurekalert.com
Foto: Wirla Pontes
