• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
334
Органоид человеческого мозга вырастили под черепной крышкой обыкновенной мыши
Медицина
Церебральный органоид из клеток человека. В его правой части – ткани коры головного мозга; в нижней – складчатая структура, вырабатывающая спинномозговую жидкость. Стволовые клетки окрашены красным, нейроны – зеленым, ядра клеток – синим

Органоид человеческого мозга вырастили под черепной крышкой обыкновенной мыши

Уже несколько лет назад ученые научились выращивать «в пробирке» трехмерные органоподобные клеточные структуры, аналогичные почкам, печени, мозгу и другим органам. В последнее время подобных работ, результаты которых можно использовать для целей регенеративной медицины, становится все больше и больше. Но вырастить из стволовых клеток полноценный орган – сложнейшая задача, и ученые из Института Солка (США), занимающиеся проблемой регенерации человеческого мозга, попробовали частично переложить ее на лабораторных животных

Первые человеческие церебральные (мозговые) органоиды были созданы пять лет назад. Их основой послужили так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, полученные путем особой стимуляции из обычных соматических клеток человека. Такие стволовые клетки дифференцировали в клетки-предшественники нервной ткани, которые культивировали в специальной гелеобразной «матрице», помещенной во вращающийся биореактор с ростовой средой. «На выходе» получались мозговые органоиды, состоящие из различного типа нервных тканей. К сожалению, они не имели кровеносных сосудов, и когда через несколько недель достигали нескольких миллиметров в диаметре, то начинали испытывать недостаток в кислороде и питательных веществах. В результате рост органоидов останавливался, а затем наступала гибель.

Несмотря на некоторую неполноценность, такие органоиды способны частично выполнять физиологические функции соответствующего органа. Применять их для «ремонта» мозга пока невозможно, однако уже сейчас их используют для исследований его формирования в процессе эмбрионального развития и поиска ключевых моментов возникновения той или иной патологии, а также способов ее лечения и профилактики. Но недолгое «время жизни» церебрального органоида не дает возможность исследовать развитие мозга на более поздних этапах эмбриогенеза.

Ученым нашли оригинальное решение – имплантировать органоиды «возрастом» 1–2 месяца под крышку черепа лабораторных мышей, у которых предварительно удалили небольшой участок мозга. Благодаря генно-инженерной модификации клетки органоида приобрели способность синтезировать зеленый флуоресцентный белок, который в дальнейшем послужил маркером, позволявшим отличить их от мозговых клеток мыши. Для наблюдения за результатом в черепе животного оставили отверстие-«глазок», закрытое прозрачным клеем.

Эксперимент прошел удачно: примерно 80% имплантатов прижилось, и через пару недель в них проросли «мышиные» кровеносные сосуды, снабжающие органоиды достаточным количеством кислорода и питательных веществ, чтобы поддерживать их жизнедеятельность в течение многих месяцев (конкретный эксперимент продолжался 233 дня). Сами же органоиды успешно развивались, так что к концу эксперимента находились на стадии, аналогичной поздней эмбриональной или ранней постнатальной стадии формирования тканей человеческого мозга.

Клетки органоидов формировали даже аксоны – отростки-«провода», по которым электрические сигналы передаются от одного нейрона к другому. Интересно, что синапсы (места контактов аксонов, где происходит передача нервного импульса) формировались не только между нервными клетками одного вида, но и между мышиными и человеческими нейронами.

Последнее обстоятельство изрядно возбудило умы граждан, обеспокоенных этическими проблемами. После того как исследователи в 2017 г. впервые доложили о своих успехах на заседании Американского общества нейронаук, посыпались вопросы, не изменяют ли имплантаты мозговых органоидов человека интеллект и сознание мышей? И вообще: кем можно считать новоявленного франкенштейна – просто мышью или уже частично человеком?

Ситуация прояснилась после проведения поведенческих тестов, в которых животные должны были из двух десятков отверстий в лабиринте запомнить одно, которое ведет к выходу. Оказалось, что хотя результаты между контрольной и экспериментальной группами несколько различались, они не были статистически значимыми. За одним исключением: мыши с имплантатами действительно делали меньше ошибок и чаще находили правильное отверстие, но только лишь в первый день тестирования, в дальнейшем это различие исчезало.

В любом случае поведение мышей с «гибридным» мозгом практически ничем не отличается от своих собратьев и уж точно не напоминает человеческое. Но хотя в этом смысле такие животные в очередной раз подтвердили народную мудрость, что «свою голову на чужие плечи не поставишь», они могут стать настоящей находкой для медицинских и фармакологических исследований.

Фото: Credit IMBA/ Madeline A. Lancaster

Подготовила Мария Перепечаева

Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!

comments powered by HyperComments