Орган в пробирке: зачем из эмбриона впервые вырастили мини-мозг?
Если раньше миниатюрные органы, в том числе мозг, выращивали в пробирке с помощью стволовых клеток, то теперь ученым впервые удалось это сделать из ткани головного мозга человеческого плода. Расскажем, что это может дать науке.
Мини-органы удалось создать в лаборатории детского онкологического центра Princess Maxima в Нидерландах. Для этого исследователи использовали ткани головного мозга абортированных зародышей, находившихся на 12–15-й неделе развития. Материалы были получены с согласия матерей.
Небольшие части тканей специалисты сначала разрезали, а затем разместили в пробирках. В каждой из них ученые вырастили крошечные образцы, использовав специальные питательные вещества. Новые органоиды увеличились до размеров рисового зернышка; они содержали различные типы клеток, которые самоорганизовывались в сложные трехмерные структуры.
При этом ткани доноров производили собственные белки внеклеточного матрикса, которые действовали как каркас и поддерживали эту трехмерную структуру. Рост мини-мозгов продолжался больше восьми месяцев. В итоге получилось несколько органов, состоящих из множества типов клеток, включая нервные стволовые и глиальные.
Изображение органоида мозга из ткани эмбриона человека
Изображение: © CENTRO PRINCESA MÁXIMA
При этом ученые не только создали миниатюрные мозги, имитирующие полноценный орган, но и спровоцировали в них рост опухолей, чтобы проверить, как именно те будут реагировать на существующие лекарства. Специалисты считают, что благодаря этому научному прорыву можно изучать мельчайшие детали развития человеческого мозга, а также анализировать факторы, влияющие на возникновение у детей болезней, с ним связанных. По статистике, ежегодно около 600 несовершеннолетних в Нидерландах заболевают раком, и каждый четвертый умирает от этого недуга. Поэтому команда уже несколько лет проводит исследования, которые смогут помочь в лечении детской онкологии.
Мини-мозги из Сибири
Первые 3D-органоиды вырастили в Австрии в 2013 году. С тех пор это направление исследований активно развивается. Таким образом уже создавали почки, печень, легкие и сетчатку глаза. Выращиванием мини-мозга занимаются и в России. Например, в Институте цитологии и генетики (ИЦиГ) Сибирского отделения РАН для этого используют стволовые клетки. Ученые берут небольшой образец верхних слоев кожи человека, из которого выделяют отдельные клетки — фибробласты. Их помещают в чашки Петри, где те какое-то время растут и делятся. Затем исследователи их «перепрограммируют»: с помощью специальных вирусов они доставляют в ядра клеток белки, запускающие процесс превращения фибробластов в особые стволовые клетки. Из них потом создают различные ткани и органы.
Специалисты из ИЦиГ выращивают мини-мозги, чтобы изучать, как ген CNTN6 влияет на развитие головного мозга. Считается, что он не работает у людей с различными умственными заболеваниями и психическими расстройствами, такими как болезнь Альцгеймера и шизофрения. Исследователи предполагают, что сбой в организме способен проявляться на эмбриональной стадии жизни клеток, а полученные данные помогут разработать специальные системы тестирования для выявления потенциальных проблем со здоровьем у будущего малыша.
В дальнейшем голландские исследователи надеются создать более сложные версии мини-мозга, а также использовать ткани эмбрионов с патологиями. Они считают, что это поможет понять причину гибели малышей как в утробе матери, так и после рождения в раннем возрасте.
