Биоинженеры вырастили минимозг с уровнем активности, как у эмбриона
Ученые из Университета Джонса Хопкинса создали новую 3D-модель человеческого мозга — многорегиональный органоид мозга (MRBO), который имитирует сразу несколько областей мозга и их взаимодействие. Эта маленькая капля ткани, выращенная в лаборатории, является важным шагом в изучении мозга, одного из самых сложных и малоизученных органов человека. Исследование опубликовано в журнале Advanced Science.
Органоиды — это уменьшенные версии органов, выращенные из стволовых клеток в чашках Петри. Они помогают ученым исследовать работу органов и болезни без риска для живого человека. Особенно это важно для мозга, поскольку его исследование напрямую ограничено из-за сложности и хрупкости.
«Большинство органоидов мозга — это модели отдельных областей, таких как кора или задний мозг, — объясняет биомедицинский инженер Энни Катурия. — Мы создали органоид, который сочетает в себе несколько областей мозга и их взаимодействие — следующего поколения мозговых органоидов».
Чтобы вырастить такой органоид, ученые берут клетки кожи или крови человека и превращают их в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки — «универсальные» клетки, которые могут превратиться в любые клетки организма. Затем эти стволовые клетки выращивают отдельно, формируя разные области мозга, а после объединяют с помощью специальных белков, которые действуют как «клей», соединяя ткани и позволяя им работать вместе.
В результате получился органоид размером с каплю, содержащий около 6-7 миллионов нейронов — это намного меньше, чем в полном мозге человека (десятки миллиардов нейронов), но достаточно для моделирования сложных взаимодействий.
Одним из важных открытий стала способность связанного органоида формировать кровеносные сосуды, а также признаки развития гематоэнцефалического барьера — мембраны, защищающей мозг от вредных веществ. Также ученые обнаружили экспрессию генов, характерных для разных областей мозга, что подтверждает многофункциональность органоида.
«Это новая платформа для изучения работы мозга, которая позволит лучше понять развитие нервной системы и болезни, связанные с ее разрушением, такие как шизофрения, аутизм и болезнь Альцгеймера. Эти заболевания поражают весь мозг, а не только отдельные его части, поэтому комплексная модель особенно важна для поиска новых методов лечения», — отмечает Катурия.
Органоиды открывают возможность тестировать лекарства и методы лечения, позволяя понять, как они влияют на разные части мозга в условиях, максимально приближенных к реальным.