Organoid telah merevolusi sains dan kedokteran, menyediakan platform untuk pemodelan penyakit, pengujian obat, dan pemahaman proses perkembangan. Meskipun tidak tepat replika organ manusia, mereka menawarkan wawasan yang signifikan. Kelompok Siegert di Institute of Science and Technology Austria (ISTA) menyajikan model organoid baru yang mengungkapkan rincian respons sistem saraf yang berkembang terhadap infeksi virus, seperti rubella. Model ini dapat mempengaruhi pengujian farmasi, terutama menguntungkan keamanan obat untuk wanita hamil.
Mikroglia adalah sel khusus di otak manusia. Seperti ranger yang rajin yang mengawasi hutan dan berurusan dengan infestasi dan kebakaran hutan, mikroglia memindai lingkungan otak untuk kuman dan memulai respons anti-inflamasi untuk menghilangkannya. Mereka juga memantau jumlah neuron (sel saraf) dan koneksi mereka untuk memastikan fungsi otak yang optimal di masa dewasa.
Sandra Siegert dan kelompok penelitiannya di Institute of Science and Technology Austria (ISTA) fokus pada mikroglia ini dan interaksi mereka dengan neuron selama pengembangan embrionik. Dalam publikasi terbaru mereka, The Siegert Group memperkenalkan model organoid otak baru yang, untuk pertama kalinya, menggabungkan mikroglia untuk meniru reaksi inflamasi dan pengobatannya. Hasilnya diterbitkan di Jurnal Peradangan Neuroin.
Rubella – “campak Jerman”
Titik merah gatal yang menyebar dari wajah di seluruh tubuh adalah pengalaman umum bagi orang tua dengan anak -anak yang menderita rubella.
Untuk anak -anak dan orang dewasa, infeksi ringan; Namun, jika dikontrak saat hamil, ia dapat memiliki implikasi yang serius. Rubella diklasifikasikan ke dalam apa yang disebut “infeksi obor” (toksoplasmosis, yang lain, rubella, cytomegalovirus, herpes simplex), yang dapat ditularkan dari orang hamil ke janin yang sedang berkembang, menyebabkan malformasi pada otak janin dan dengan demikian meningkatkan risiko schizophrenia pada dewasa.
Memahami bagaimana infeksi virus seperti itu mempengaruhi perkembangan otak manusia sangat penting. Kandidat PhD Verena Schmied, bersama dengan Profesor Sandra Siegert dan kelompok penelitiannya di ISTA, berangkat untuk mengungkap beberapa jawaban. Organoid retina-salah satu model spesifik wilayah otak pertama yang mapan dengan lintasan perkembangan yang diketahui dan arsitektur sel yang dicari sangat berguna.
Struktur 3D yang meniru otak manusia
Untuk mendapatkan organoid, Anda mulai, misalnya, dengan sel -sel kulit dari seseorang. Sel-sel ini kemudian diprogram ulang atau 'diatur kembali ke pengaturan pabrik' untuk mendapatkan sel induk pluripoten serbaguna yang disebut sel induk pluripoten yang diinduksi manusia (HIPSC). Mengingat keadaan yang tepat, hipsc dapat berkembang menjadi jenis sel lainnya. Dengan faktor pertumbuhan khusus, nutrisi, dan kendala lingkungan, hipscs mengelompok bersama dan mengatur diri sendiri menjadi organoid retina dewasa di cawan petri.
“Organoid retina memungkinkan kami untuk merekapitulasi langkah -langkah penting dari perkembangan otak janin dini,” kata Schmied. Untuk membuat pernyataan yang akurat, organoid ini harus sangat mirip dengan hal yang nyata. Model organoid otak-wilayah baru-baru ini untuk menguji infeksi virus selama perkembangan otak, bagaimanapun, tidak termasuk mikroglia yang biasanya ada dari tahap perkembangan yang sangat awal.
Untuk mengubah gagasan itu, para ilmuwan menambahkan mikroglia ke dalam organoid retina dan menggunakan warna fluoresen dan mikroskop untuk memverifikasi integrasi mereka yang berhasil. Di antara neuron bernoda biru, tubuh mikroglia halus terlihat jelas dalam warna merah muda cerah. Momen yang indah bagi Siegert, yang mengenang, “Melihat organoid yang penuh dengan mikroglia terintegrasi dan bagaimana mereka mendistribusikan diri mereka benar -benar luar biasa.”
Apa yang terjadi setelah infeksi virus?
Para peneliti kemudian menyelidiki bagaimana organoid mereka bertindak atas infeksi virus. “Kami meniru infeksi virus dengan molekul sintetis, yang diakui sebagai komponen virus dan membandingkan organoid dengan dan tanpa mikroglia,” lanjut Schmied.
Infeksi virus mengalihkan sifat mikroglia, menyebabkan mereka mengatasi infeksi ini dengan menginduksi respons inflamasi. Pergeseran menghasilkan kelebihan neuron yang membagi, yang dapat mengganggu perakitan yang tepat dari sirkuit neuron, yang pada akhirnya menyebabkan cacat perkembangan saraf.
“Kehadiran mikroglia mereplikasi karakteristik yang diamati dalam kondisi inflamasi dan benar -benar mewakili konsekuensi negatif pada sistem saraf. Efek negatif ini tidak akan terlihat ketika kita tidak akan memiliki mikroglia dalam sistem,” jelas Siegert.
Ibuprofen dan dilema “off-label” selama kehamilan
Meskipun dapat dicegah dengan vaksin, tidak ada pengobatan antivirus khusus untuk rubella selain obat anti-inflamasi seperti ibuprofen. Untuk melihat bagaimana ibuprofen mempengaruhi otak yang sedang berkembang, para ilmuwan memberikan obat penghilang rasa sakit pada organoid yang terinfeksi virus.
Setelah administrasi ibuprofen, perubahan yang dimediasi inflamasi berkurang dan lingkungan neuron yang normal dipulihkan. Ini hanya terjadi di hadapan mikroglia, menunjukkan bahwa ibuprofen memberikan efek perlindungannya selama perkembangan embrionik dengan menghambat dua enzim inflamasi-cox 1 dan Cox 2-yang COX 1 spesifik untuk mikroglia.
“Makalah kami menunjukkan bahwa sangat penting untuk memiliki model organoid otak mikroglia untuk meniru reaksi inflamasi dan pengobatannya. Jika mikroglia hilang, efeknya mungkin diawasi,” merangkum Siegert.
Fakta yang sangat penting dalam terang perkembangan baru -baru ini dari model organoid otak dan pinggul yang digunakan untuk pengujian dan penelitian obat: model -model ini harus serealistis mungkin, dan seperti yang sekarang ditunjukkan, ini membutuhkan mikroglia. Model baru Grup Siegert dapat berfungsi sebagai platform untuk penyelidikan lebih lanjut, berpotensi menguntungkan ibu hamil. Sementara obat penghilang rasa sakit yang umum digunakan seperti ibuprofen atau parasetamol dianggap aman untuk orang dewasa, mereka belum diuji pada wanita hamil. Ada banyak alasan untuk ini, termasuk masalah etika, implikasi biaya, dan risiko hukum. Ketidakpastian yang menyertai mereka sering mengakibatkan penggunaan “off-label”.
Publikasi:
V. Schmied, M. Korkut-Demirbas, JP Maya-Arteaga, A. Venturino & S. Siegert. 2025. Mikroglia Tentukan lingkungan yang ditantang kekebalan dan memfasilitasi tindakan ibuprofen pada organoid retina manusia. Jurnal Peradangan Neuroin. Doi: 10.1186/s12974-025-03366-x
