Зерттеушілер зертханада бұршақтай кішкентай ми органоидтарын өсіріп шығарды. Бұл органоидтар шизофрения мен биполярлық бұзылыстар кезінде нейрондардың мінез-құлқын зерттеуге жаңа мүмкіндіктер ашады. Бұл психикалық аурулар әлем бойынша миллиондаған адамға әсер етеді, бірақ олардың диагностикасы әлі де қиын, себебі молекулалық механизмдер толық түсіндірілмеген.

Психикалық бұзылыстарды диагностикалаудың жаңа тәсілдері

Алынған нәтижелер болашақта дәрігерлерге психикалық ауруларды анықтау мен емдеуде қателіктерді азайтуға көмектесуі мүмкін. Қазіргі уақытта көптеген психиатриялық диагноздар клиникалық тәжірибеге сүйеніп қойылады, ал дәрі-дәрмек таңдау көбіне сынақ және қателік әдісімен жүзеге асады. APL Bioengineering журналында жарияланған зерттеу диагностика үшін дәлірек құралдар ұсынады.

Неліктен шизофрения мен биполярлық бұзылысты анықтау қиын?

Джонс Хопкинс университетінің биомедициналық инженері Энни Катхурияның айтуынша, ол зерттеуді басқарған, Паркинсон ауруы сияқты кейбір басқа аурулардан айырмашылығы, шизофрения мен биполярлық бұзылыста диагноз қоюға немесе ем таңдауға мүмкіндік беретін нақты биомаркерлер немесе ферменттер жоқ. Катхурия болашақта ми органоидтары диагнозды растау ғана емес, сонымен қатар әр пациент үшін ең тиімді дәрі-дәрмек дозаларын анықтау мақсатында препараттарды сынау платформасына айналуы мүмкін екенін атап өтті.

Ми органоидтарын жасау және зерттеу әдістері

Катхурия тобы шизофрения, биполярлық бұзылыс және сау адамдардың қан мен тері жасушаларын пайдаланып, адамның миының жеңілдетілген үлгілерін — органоидтарды жасады. Бұл жасушалар дің жасушаларына қайта бағдарламаланып, ми тініне ұқсас құрылымға айналды.

Одан кейін ғалымдар машиналық оқыту әдістерін қолданып, мини-ми ішіндегі жасушалардың электрлік белсенділігін талдады. Адам миында нейрондар қысқа электр сигналдарымен алмасады, зерттеушілер осы сигналдардың сау және патологиялық ми қызметімен байланысын анықтауға тырысты.

Психикалық аурулардың электрлік биомаркерлері

Ғалымдар органоидтардың электрлік белсенділігінің кейбір ерекшеліктері шизофрения мен биполярлық бұзылыстың биомаркерлері бола алатынын анықтады. Тек осы сигналдарды пайдаланып, олар органоидтардың (сау немесе науқас пациенттен алынғанын) 83% жағдайда дұрыс анықтай алды. Тіндерді жұмсақ электрлік стимуляциядан кейін бұл дәлдік 92%-ға дейін өсті.

Анықталған заңдылықтар күрделі әрі ерекше болды: психикалық бұзылысы бар пациенттердің нейрондары бірнеше электрлік көрсеткіштер бойынша ерекше толқындар мен өзгерістер көрсетті, бұл әр жағдайға тән «қолтаңба» қалыптастырды.

Молекулалық айырмашылықтар және жекелендірілген терапия болашағы

Катхурияның айтуынша, молекулалық деңгейде сау адамның, шизофрения немесе биполярлық бұзылысы бар пациенттің органоидтарын олардың электрофизиологиялық сипаттамалары бойынша ажыратуға болады. Зерттеушілер нейрондардың даму барысында шығаратын электрлік сигналдарын бақылап, оларды әртүрлі пациент топтары арасында салыстырады.

Ми белсенділігін картаға түсіру үшін микрочиптерді қолдану

Нейрондық желілердің қалыптасуын жақсырақ түсіну үшін органоидтар көпэлектродты матрицалары бар микрочиптерге орналастырылды, бұл миниатюралық электроэнцефалограммаға (ЭЭГ) ұқсас деректер жинауға мүмкіндік берді. Толық дамығаннан кейін органоидтардың диаметрі шамамен үш миллиметрге жетті және оларда префронтальды қыртысқа тән бірнеше жүйке жасушалары болды — бұл аймақ жоғары когнитивті функцияларға жауап береді. Мини-ми сондай-ақ электр сигналдарын тиімді жеткізуге көмектесетін миелин шығарды.

Психикалық бұзылыстарды жекелендірілген емдеу

Зерттеуде бар болғаны 12 пациенттің үлгілері қолданылды, бірақ Катхурия нәтижелердің болашақта клиникалық қолдануға әлеуеті бар екенін айтады. Болашақта органоидтар психиатриялық препараттарды пациенттерге тағайындар алдында сынау платформасына айналуы мүмкін.

Қазір команда Джонс Хопкинс медицина мектебінің нейрохирургтері, психиатрлары және нейробиологтарымен бірлесіп, психиатриялық пациенттердің қан үлгілерін жинап, әртүрлі дәрі концентрацияларының органоидтардың белсенділігіне әсерін зерттеуде. Үлгілер саны шектеулі болса да, зерттеушілер неғұрлым сау нейрондық паттерндерді қалпына келтіруге көмектесетін дозаларды анықтауға үміттенеді.

Катхурияның айтуынша, бүгінде препарат таңдау көбіне алты-жеті айға созылады, себебі дәрігерлер сынақ және қателік әдісіне жүгінеді. Мысалы, клозапин — шизофренияға арналған ең кең таралған дәрі, бірақ пациенттердің шамамен 40%-ы оған төзімді. Органоидтарды пайдалану тиімді емдеуді іздеу процесін айтарлықтай жылдамдатып, дұрыс препаратты тез әрі дәл таңдауға мүмкіндік береді.