גישה חדשנית לגידול מוחות אנושיים מיניאטוריים מתאי גזע עובריים, אורגנואידים, פותחה על-ידי מדעני מכון ויצמן למדע בהובלתה של פרופ' אורלי ריינר. באמצעות שיטת קרצבורן העושה שימוש במנגנונים פיסיקליים וביולוגיים, ניתן היה לשנות את מבנה האורגנואיד. המבנה המוחי החדש אפשר למטב את הצפייה והמעקב התלת-ממדים אחר התפתחות קפלי המבנה דמוי מוח בתהליך הצמיחה, וכך להתחקות אחר לקויות התפתחות המעידות על מחלות נדירות. מודל מחקר חדשני זה מהווה אבן יסוד לשאלות מחקריות חדשות הקשורות בהתפתחות לקויה של המוח.
ריינר, נשואה, אם לשתי בנות וסבתא לארבעה נכדים. נולדה ביפו, מצד אמה נמצאת שמונה דורות בארץ, גדלה ברמת גן ומזה שנים מתגוררת ברחובות. לימודיה האקדמאיים כוללים, תואר ראשון בפקולטה לחקלאות בגידולי שדה. תואר שני במיקרו ביולוגיה ותואר שלישי בגנטיקה מולקולרית של האדם במכון ויצמן. בשנת 1990 הגיעה לארה"ב, שם עשתה את הפוסט דוקטורט שלה ב-Baylor College of Medicine Houston Texas, מרכז גדול מאוד לחקר הגנום. במסגרת לימודי המחקר, בודדה ריינר גן שהמוטציות שבו גורמות ל'מוח חלק', לקמטים ולקפלים. בשנת 1993, עם סיום הפוסט דוקטורט שבה לארץ והקימה את מעבדת המחקר לחקר המוח במכון ויצמן, בו היא פועלת עד היום.
ריינר: "מאז ומתמיד הייתי סקרנית והייתה לי נטייה טבעית לחקור ולהבין איך דברים קורים".
כיצד נראה תהליך ההתפתחות של המוח?
ריינר: "באופן כללי, המטרה היא להבין כיצד המוח מתפתח באופן רגיל ומה משתבש כשיש מחלה. הצפייה במה שאנו חוקרים היא חיונית ולכן המחקר מתבצע עם מעקב בתלת-ממד. כך למשל באחד מסרטוני ההדמיה של תהליך התפתחות המוח, ניתן לראות כי האזור הקדמי של מערכת העצבים, שבעצם יהיה המוח, הוא אזור שגדל בצורה משמעותית במהלך ההריון, באופן שהוא בלתי יחסי לאזורים אחרים ששייכים למערכת העצבים. ניתן לדמיין, שהרבה תאים מתחלקים ומתרבים, והם מגדילים את נפח הרקמה, אבל לא זו בלבד. תאי העצב שמהווים את התפקיד המוביל במוח, צריכים לנדוד ולנוע מרחקים ארוכים מאוד כדי להגיע למקום הנכון שלהם, שבו הם צריכים לתפקד. למעשה, רואים שהקמטים או הקפלים האופייניים, נוצרים בשלב מאוחר יותר בהתפתחות המוח. כאשר מסתכלים על מחלות הקשורות להתפתחות המוח, רואים שהן מהוות ספקטרום רחב מאוד. למשל, מוחות שיש בהם בעיה מבנית, כגון, 'מוחות קטנים׳ (מיקרוצפליה), או 'מוחות חלקים' (ליסאנספליה). אבל יש גם מוחות שמבחוץ נראים תקינים ובפנים ניתן לראות שיש בהם פס לבן, שמעיד על בעיה, היינו שלא כל התאים הגיעו החוצה, ליעדם. כאשר תאי העצב אינם מגיעים למקום הנכון, זה עלול לגרום לאפילפסיה, או למוגבלות התפתחותית".
אתגר לא מבוטל שעמד בפני ריינר וצוות המחקר שלה הוא רזולוציית ההדמיה הקיימת שאיננה ברמה תאית ולכן ההדמיה מוגבלת, כך שלא ניתן לראות האם יש עשרה תאים שלא הגיעו למקום הנכון, אלא רק האם יש כמות גדולה של תאים שלא הגיעה למקום הנכון. כך למשל, ישנם חולים הסובלים ממוגבלות שכלית או מאפילפסיה, שלא נמצא במוחם פגם נראה לעין בהדמיה, אך מוגבלותם נובעת מבעיה במהלך התפתחות המוח, בשלב עוברי.
ריינר: "למעשה, למרות שאנו חוקרים מחלות שהן נדירות יחסית, עדיין ניתן להבין דרך המחקר גם תהליכים המעורבים במחלות נפוצות מאוד. בשלב מוקדם של התפתחות מוחית, מרבית התאים שמרכיבים את הרקמה הראשונית הם תאי גזע, שמקיפים חלל פנימי המכיל נוזל. התאים הללו מאוד מסודרים, סמוכים וצמודים זה לזה, והכיווניות של האברונים התוך-תאיים אחידה. בתאים האלה, גרעין התא נע לפי מצבו בזמן מחזור החיים של התא. הגרעין נמצא למטה (ליד החלל) לפני שהתא מתחלק ושם הוא גם יעבור חלוקות. כאשר הגרעין למעלה, הוא מסנתז את החומר הדרוש לצורך מחזור החלוקה הבא - דנ"א, רנ"א, חלבונים וכו'. בשלבים המוקדמים של ההתפתחות, מרבית החלוקות הן אחידות ומכונות חלוקות סימטריות, כאשר כל תא גזע מתחלק לעוד תא גזע. בשלב הראשוני אנחנו צריכים להגדיל את מספר תאי הגזע על-מנת שיהיה לנו מאגר תאים מספק ליצירת המוח. לאחר מכן אנו רוצים ליצור סוגים חדשים של תאים: תאי עצב, וכן תאים שתומכים בתאי העצב. אז מתחילות להיות חלוקות שהן א-סימטריות: תא האם מתחלק לשני תאים ואז תא-בת אחת יהיה תא גזע ותא-הבת השנייה יהיה נוירון או שיהיה סוג של תא גזע חדש. התא החדש מאבד את המבנה שלו והופך למולטי-פולרי ואם הוא תא עצב הוא יתחיל לנדוד על גבי השלוחות של תא-האם ובסופו של דבר יגיע למקום הנכון שלו".
ריינר מסבירה מדוע נדרש מחקר חדשני, שכן הממצאים עד לשלב המחקרי שתיארה הם תוצאה של מחקרים שנעשו בעכברים. העכבר הוא בעל 'מוח חלק', שזהו המבנה התקין שלו ותהליך התפתחות המוח שלו הוא מספר ימים בלבד, לעומת בני אדם. עובדה זו יוצרת הבדלים רבים בין מוח אדם למוח עכבר ולכן ממצאי המחקר בעכברים לא תמיד נמצאים בהלימה למה שקורה בפועל בהתפתחות מוחית של בני אדם. הבדלים אלו עלולים ליצור בעיית מהימנות במסקנות המחקר.