Ανάπτυξη οργανοειδών για τη μοντελοποίηση ανθρώπινων ασθενειών και τη μελέτη της επίδρασης καινοτόμων θεραπευτικών προσεγγίσεων

Abstract

Alzheimer's disease (AD) is a progressive and irreversible neurodegenerative disease of the Central Nervous System. Despite the abundance of research, experimental models and drugs that have been proposed, no effective treatment has yet been found. Recently, new technologies based on organoids have been developed which shed more light on the understanding of the organ-physiology that organoids mimic and therefore the discovery of an effective cure of diseases, such as those of the brain, will be feasible. Organoids are self-assembling three-dimensional structures produced by pluripotent stem cells or by cancer cells that differentiate in appropriate conditions thus recapitulating key aspects of organ structure and function. In this PhD thesis, brain organoids were generated from the brain of newborn rats. Brain organoids were cultured for 32 days. On the 28th day of culture, some structures were fixed and embedded in paraffin in order to be characterized by immunohistochemical methods, while the remaining structures were cultured in the presence of lipopolysaccharides in order to induce an inflammation phenotype. Liposaccharides (LPSs) are thought to mediate the induction of AD phenotype. Extra virgin olive oil (EVOO) was examined as a potential therapeutic on brain organoids treated with LPSs. Intracellular and secreted proteins related to the pathway of cellular antioxidant capacity, inflammation and apoptosis were studied in the presence or absence of lipopolysaccharides. The results were compared with those of a co-culture of neuroblastoma and glioblastoma murine cells where treatments with LPSs and EVOO were carried out in the same conditions as that of brain organoids. Finally, the therapeutic properties of EVOO were confirmed by the results of clinical study where patients diagnosed with Mild Cognitive Impairment had an overall improvement in markers related to oxidative stress, inflammation, apoptosis as well as the established hallmarks of AD after one year of daily consumption of EVOO.

Η νόσος Αλζχάιμερ (ΝΑ) αποτελεί μια προοδευτική και μη αναστρέψιμη νευροεκφυλιστική διαταραχή του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος. Παρά την πληθώρα των ερευνών, των πειραματικών μοντέλων και των φαρμάκων που έχουν προταθεί δεν έχει βρεθεί ακόμη αποτελεσματική θεραπεία. Πρόσφατα αναπτύχτηκαν νέες τεχνολογίες με βάση τα οργανοειδή οι οποίες θεωρείται πως έχουν την δυνατότητα να αλλάξουν σημαντικά την κατανόηση του οργάνου που μιμούνται και ως εκ τούτου την θεραπεία ασθενειών, όπως αυτές του εγκεφάλου. Τα οργανοειδή αποτελούν αυτοσυναρμολογούμενες τρισδιάστατες δομές που παράγονται από πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα είτε από καρκινικά κύτταρα τα οποία διαφοροποιούνται σε κατάλληλες συνθήκες ανακεφαλαιώνοντας βασικές πτυχές της δομής και της λειτουργίας των οργάνων. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματοποιήθηκαν δομές οργανοειδούς εγκεφάλου από εγκέφαλο νεογέννητων επίμυων. Τα οργανοειδή εγκεφάλου καλλιέργήθηκαν για 32 ημέρες. Στην 28η ημέρα της καλλιέργειας κάποιες δομές μονιμοποιήθηκαν και εγκλείστηκαν σε παραφίνη προκειμένου να χαρακτηριστικούν με ανοσϊστοχημικές μεθόδους ενώ οι υπόλοιπες δομές καλλιεργήθηκαν παρουσία λιποπολισακχαρητών προκειμένου να επάγουν φαινότυπο φλεγμονής. Οι λιποποίσακχαρίτες (LPSs) θεωρούνται μέσω για την επαγωγή της ΝΑ. Στα πλαίσια των νέων θεραπειών χρησιμοποιήθηκε η επίδραση του έξτρα παρθένου ελαιόλαδου (EVOO) στα οργανοειδή εγκεφάλου. Ενδοκυτταρικές και εκκρινόμενες πρωτεΐνες που σχετίζονται με το μονοπάτι της αντιοξειδωτικής ικανότητας των κυττάρων, της φλεγμονής και της απόπτωσης μελετήθηκαν παρουσία ή και απουσία λιποπολισακχαριτών και θεραπευτικού. Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με αυτά μικτής καλλιέργειας νευροβλαστώματος και γλοιβλαστώματος μυός όπου έγινε επίδραση με λιποπολισακχαριτες και έξτρα παρθένο ελαιόλαδο στις ίδιες συνθήκες με τα οργανοειδή. Τέλος, οι θεραπευτικές ιδιότητες του έξτρα παρθένου ελαιολάδου επιβεβαιώθηκαν από τα αποτελέσματα της κλινικής έρευνας σε ασθενείς με Ήπια Νοητική Διαταραχή οι οποίοι μετά από ένα έτος καθημερινής κατανάλωσης ελαιολάδου βρέθηκε μείωση δεικτών οξειδωτικής καταπόνησης, φλεγμονής, απόπτωσης καθώς και των καθιερωμένων δεικτών της ΝΑ στον ορό αίματός.