Humane iPSC-afledte modeller anvendes i vid udstrækning i undersøgelserne af neuroudviklingsmæssige og neurodegenerative lidelser¹. I løbet af det seneste årti har 3D-hjernevævsmodeller, såkaldte hjerneorganoider, i det væsentlige suppleret traditionelle 2D neuronale kulturer². Organoiderne generobrer til en vis grad den embryonale hjernes 3D-arkitektur og tillader mere præcis modellering. Mange protokoller er offentliggjort for generering af organoider, der repræsenterer forskellige hjerneområder: cerebral cortex^3,4,5, lillehjern⁶, midbrain, forhjern, hypothalamus^7,8,9og hippocampus¹⁰. Der har været flere eksempler på at bruge organoider til at studere sygdomme i menneskers nervesystem¹¹. Organoiderne blev også implementeret i lægemiddelfund¹² og anvendes i undersøgelser af smitsomme sygdomme, herunder SARS-Cov-2^13,14.

Hjernen organoider kan nå op til flere millimeter i diameter. Så den indre zone af organoid kan lide af hypoxi eller underernæring og i sidste ende blive nekrotisk. Derfor omfatter mange protokoller specielle bioreaktorer^8,shakere eller mikrofluidiske systemer¹⁵. Disse enheder kan kræve store mængder dyre cellekulturmedier. Omkostningerne ved sådant udstyr er også normalt høje. Nogle bioreaktorer består af mange mekaniske dele, der gør dem vanskelige at sterilisere til genbrug.

De fleste protokoller lider af “batcheffekten”¹⁶, som genererer betydelig variation blandt organoider opnået fra de identiske iPSCs. Denne variation hindrer dopingtest eller prækliniske undersøgelser, der kræver ensartethed. Det høje udbytte af organoider nok til at vælge organoider af ensartet størrelse kan delvist løse dette problem.

Tidsfaktoren er også et væsentligt problem. Matsui et al. (2018) viste, at hjerneorganoider kræver mindst seks måneder for at nå modenhed¹⁷. Trujillo et al. (2019) viste også, at elektrofysiologisk aktivitet først forekom i organoider efter seks måneders dyrkning¹⁸. På grund af den lange organoid modningstid lancerer forskerne ofte ny differentiering, før de afslutter den foregående. Flere parallelle processer for differentiering kræver yderligere udgifter, udstyr og laboratorieplads.

Vi har for nylig udviklet en mini bioreaktor, der primært løser de ovennævnte problemer^. Denne hjemmelavede bioreaktor består af en ultra-lav vedhæftning eller ubehandlet petriskål med en plastikknap i midten. Denne plast drejeknap forhindrer fortrængning af organoider og deres conglutination i midten af Petri parabol, som er forårsaget af rotation af shaker. Dette papir beskriver, hvordan denne billige og enkle hjemmelavede minibioreaktor gør det muligt at generere hjerneorganoider af høj kvalitet i store mængder.