Modellen av hjärnan som ryms på ett chip

För ett par år sedan var Anna Herland  en av forskningsledarna för teamet som blev först i världen med att skapa en chipbaserad modell av en frisk hjärna, med fungerande nervceller och blodkärl.
– Då utfördes forskningen till största delen på Harvard i USA. Nu har vi satt upp liknande och ännu mer avancerade system i laboratorier på KTH, berättar hon.

Genom modellen av en frisk hjärna, där forskare i detalj kan studera cellers interaktioner direkt i laboratoriemiljö, testas nu hur hjärnan beter sig vid olika sjukdomstillstånd.
– Vi framkallar sjukdomstillstånden genom vissa stimuli, som exempelvis inflammation. Vi håller just nu på att samla in celler för genetisk epilepsi.

Vilka sjukdomstillstånd ser du som viktigast att börja studera?
– Vi väljer först ut hjärnsjukdomar som vi är övertygade om att vi verkligen kommer att kunna se en bild av i chippen. I första hand gäller det genetiska sjukdomar, som epilepsi, som skapar tydliga sjukdomstillstånd även hos unga personer. Vi väljer också att studera sjukdomar som stroke, där mätmöjligheterna i chippet kan tillföra något för att vi ska kunna förstå själva sjukdomen.

Hur långt skulle du säga att forskargruppen är från att kunna skapa chipteknik som kan användas inom vården för att testa olika hjärnsjukdomar?
– Vi hoppas på att kunna sätta upp våra testsystem för storskalig användning i medicinska laboratorier under de närmaste 2-3 åren.

Vad är dina förhoppningar inför framtiden när det gäller den fortsatta forskningen på området?
– Att vi ska ha tillräckliga resurser för att kunna utveckla system som är mer parallella. Vi vill kunna studera flera olika förhållanden samtidigt, som exempelvis effekterna av olika sorters läkemedel, säger Anna Herland.

– Jag har också stora förhoppningar om att vi och andra forskarteam ska göra genombrott när det gäller att skapa modeller av den åldrande hjärnan. Det skulle ge oss möjligheter att studera flera av våra åldersrelaterade sjukdomar, som exempelvis Alzheimers och Parkinsons sjukdomar.

Katarina Ahlfort
Foto: Fredrik Persson

Så här fungerar ”Hjärnan på ett chip”

• Genom chipet skapar forskarna en modell där blodhjärnbarriären samverkar med omgivande nervceller.
• Nervcellerna är framtagna genom stamceller som samlats in från blod- och hudprover.
• Polymer-chipet innehåller elektroder som registrerar signaler från nervcellerna, så det blir tydligt hur hjärnan fungerar och reagerar på olika behandlingar.
• I förlängningen förväntas hjärnchipen kunna användas för att skapa en fördjupad förståelse för hjärnsjukdomar som Parkinsons och Alzheimers sjukdom.
• Individbaserade tester är enligt forskarna ännu ett möjligt framtidsscenario, där stamceller från patientens eget blod ska kunna användas vid chip-studierna.
• Hjärnchipen är resultatet av KTH:s forskning inom mikrofluidik och mikro- och nanosystem.
• Tidigare forskningsrön kring ”Organ on a chip” från Harvard och KTH, under ledning av Anna Herland, har resulterat i vetenskaplig publicering i Nature Biotech  samt Nature Biomedical Engineering .