Menumbuhkan Penghalang Otak Darah yang Berfungsi

Oleh Kakitangan Otak & Tingkah Laku

Penyelidik yang diketuai oleh Penyiasat Muda BBRF 2016 Ethan Lippmann, Ph.D., melaporkan mereka berjaya "membina" tisu vaskular yang berfungsi seperti membran pelindung penting otak, yang disebut penghalang darah-otak. Penghalang bertindak seperti saringan selektif, menjaga molekul besar termasuk bakteria keluar dari otak dan cairan tulang belakang, tetapi membiarkan oksigen, glukosa, dan bahan penting lain masuk.

Karya yang dilakukan di Universiti Vanderbilt dan diterbitkan pada 14 Februari 2019 dalam Stem Cell Reports, akan membantu mempercepat terjemahan idea ilmiah ke dalam penyelidikan mengenai otak.

Walaupun kultur sel otak dua dimensi telah berkembang pada masa lalu, ini adalah kali pertama model tiga dimensi yang berfungsi seperti penghalang darah-otak manusia telah dibuat. Model ini ditanam dari sel-sel yang diambil dari pembuluh darah manusia yang diarahkan untuk membangun semula sebagai jenis sel khusus yang menjadi asas penghalang darah-otak. Kemudian mereka dipasang dalam matriks tiga dimensi yang berfungsi seperti perancah.

Teknik pemrograman ulang sel, yang dipelopori dalam penelitian otak oleh penerima BBRF dan lain-lain selama dekade terakhir, disebut iPSC, yang merupakan singkatan dari teknologi "sel induk pluripoten yang diinduksi". Ini memiliki banyak aplikasi dalam bidang kedokteran, terutama dalam penciptaan berbagai jenis "organoid" - kultur sel tiga dimensi hidup yang dipujuk untuk dikembangkan semula sebagai jenis sel yang spesifik untuk pelbagai organ tubuh. Salah satu jalan maju yang menjanjikan dalam pengujian ubat dan penyelidikan penyakit adalah dengan membuat model organoid organ manusia, untuk menentukan keberkesanan dan potensi ubat-ubatan.

Walaupun para penyelidik telah bereksperimen dengan organoid otak yang belum sempurna, kaedah baru untuk mencipta struktur yang berperanan sebagai penghalang darah-otak manusia, jika dimasukkan ke dalam organoid otak, akan membawa sains menjadi langkah besar untuk mencipta "otak dalam piring" yang setia meniru struktur dan fungsi otak manusia sebenar, atau bahagiannya.

Menggandakan penghalang endotel dalam organoid otak sangat penting, kerana otak mesti dilindungi dari zat dalam darah.

Penghalang darah-otak mengalami "kebocoran" pada penyakit tertentu, termasuk penyakit neurologi tertentu termasuk ALS dan epilepsi. Ia juga lebih telap apabila radang pada tubuh mencapai tahap tinggi. Ini mungkin salah satu cara di mana molekul inflamasi memasuki otak dan mengganggu fungsi normal, misalnya pada sklerosis berganda.