O echipă de la Universitatea Stanford, condusă de cercetătorul de origine română, prof. dr. Sergiu Paşca, a identificat o modalitate de a produce mii de organoizi cerebrali identici cu ajutorul unui aditiv alimentar. Tehnologia e simplă, dar rezultatele sunt semnificative: producţia la scară mare a mini-creierelor promite progrese în cercetarea bolilor neurologice.
Echipa Stanford a descoperit o soluţie ingenioasă pentru una dintre cele mai mari provocări din domeniul biotehnologiei: cum să crească în laborator, în mod uniform şi la scară mare, organoizi cerebrali - structuri tridimensionale de ţesut cerebral uman derivate din celule stem. Răspunsul a fost neaşteptat de simplu: un aditiv alimentar comun, gumă xantan, utilizat pe scară largă în produse alimentare pentru a stabiliza textura.
Noua metodă, descrisă în revista Nature Biomedical Engineering, permite cercetătorilor să producă simultan mii de organoizi identici, evitând problema tradiţională a fuzionării nedorite dintre structuri.
Acest pas înainte deschide drumul către testarea rapidă a medicamentelor, studierea dezvoltării creierului şi înţelegerea mai profundă a tulburărilor neurologice precum autismul, epilepsia sau schizofrenia.
Programul Stanford Brain Organogenesis, lansat în 2018 în cadrul Wu Tsai Neurosciences Institute, explorează modul în care celulele stem pot fi transformate în structuri cerebrale complexe. Aceste modele tridimensionale, numite organoizi sau „asembloizi” (structuri cerebrale compuse din mai multe tipuri de organoizi combinaţi), oferă o alternativă etică şi accesibilă la studiile pe ţesut cerebral uman sau animal. Totuşi, reproducerea lor la scară largă a fost mult timp o problemă: organoizii tind să se lipească între ei, formând conglomerate inegale.
Echipa condusă de profesorul Sergiu Paşca a testat peste 20 de materiale compatibile biologic înainte de a descoperi că guma xantan, un polizaharid utilizat în sosuri şi produse de panificaţie, este ideală pentru a împiedica organoizii să se unească. În concentraţii mici, substanţa a menţinut organoizii separaţi, fără a le afecta creşterea sau diferenţierea celulară. Astfel, laboratoarele pot produce acum până la 10.000 de structuri cerebrale identice într-o singură serie de cultură.
Noua tehnologie a fost validată printr-un experiment de mare amploare: cercetătorii au crescut 2.400 de organoizi şi i-au expus la aproape 300 de medicamente aprobate de FDA pentru a evalua posibile efecte adverse asupra dezvoltării cerebrale. Rezultatele au arătat că unele medicamente, inclusiv unele utilizate în tratamentul cancerului de sân, pot afecta creşterea acestor structuri, indicând potenţiale riscuri pentru creierul aflat în dezvoltare.
Această metodă oferă o platformă rapidă şi etică pentru testarea siguranţei medicamentelor, în special în cazurile în care testele clinice nu pot fi efectuate pe femei însărcinate sau pe nou-născuţi. Totodată, capacitatea de a genera mii de organoizi identici permite studierea în detaliu a reţelelor neuronale implicate în tulburări neuropsihiatrice complexe.
„Un singur cercetător a reuşit să producă mii de organoizi corticali şi să testeze sute de medicamente într-un singur experiment, ceea ce demonstrează că putem accelera semnificativ cercetarea în neurodezvoltare şi siguranţa medicamentelor”, a declarat profesorul Sergiu Paşca, directorul programului, citat într-un comunicat.
Prin această descoperire, echipa de la Stanford oferă un instrument accesibil oricărui laborator din lume. Metoda este publică şi deja utilizată de numeroase echipe de cercetare.
În viitor, cercetătorii speră ca tehnologia să contribuie la progrese majore în înţelegerea şi tratarea bolilor neuropsihiatrice.
Prof. dr. Sergiu Paşca este considerat un lider internaţional în neuroştiinţe şi celule stem, fiind inclus de cotidianul The New York Times pe lista sa de vizionari în Medicină şi Ştiinţe.
În trecut, cercetările sale s-au impus ca fiind printre cele mai relevante 10 performanţe ştiinţifice ale anului 2022.
În 2023, acesta a primit titlul onorific de Doctor Honoris Causa al Universităţii de Medicină şi Farmacie „Iuliu Haţieganu” din Cluj-Napoca, pe care a absolvit-o în 2007.
