Мозг — самая сложная известная нам структура во Вселенной. Вырастить его в лаборатории — очень непростая задача, но это не останавливает ученых.
После многих лет работы исследователи из Великобритании вырастили один из самых сложных миниатюрных мозгов-в-пробирке на сегодняшний день. И этот мозг даже проявил довольно пугающую активность. Исследование было опубликовано в Nature Neuroscience.
(MRC Laboratory of Molecular Biology)
Серая “клякса” состояла из двух миллионов организованных нейронов. Это сопоставимо с мозгом человеческого эмбриона на 12–13 неделе развития. На этой стадии “органоид мозга” недостаточно умен, чтобы думать, чувствовать или иметь сознание, — но при этом он не настолько уж инертен.
Будучи помещенным рядом с кусочками спинного мозга и ткани мышц мыши, этот бесформенный, размером с горошину комочек человеческих клеток мозга протянул к своим новым соседям длинные исследующие “щупальца”.
С помощью долгосрочной микроскопии ученые смогли понаблюдать, как мини-мозг внезапно присоединил себя к соседним тканям.
Нейроученый Маделин Ланкастер из Лаборатории молекулярной биологии совета по медицинским исследованиям в Кембридже (Великобритания) называет их “мини-мозгами в движении”.
Движение — не единственная их суперспособность. Эти органоиды инициировали сокращения мышц, как это делают двигательные нейроны в наших мозгах. Ученые даже кратко простимулировали один из аксонов, что вызвало организованное сокращение мышц. Как пишут авторы:
Через 2–3 недели плотные аксоны из [органоида] иннервировали спинной мозг мыши, и были видны синапсы между человеческими аксонами и нейронами спинного мозга мыши. Микроскопия мышечных тканей мыши выявила нерегулярные скоординированные сокращения мышц.
(Medical Research Council)
Такие органоиды — лучший способ изучить развитие и болезни человеческого мозга, но пока что не удается вырастить их дальше определенного этапа.
Сегодня большинство органоидов мозга выращивают из стволовых клеток человека, которые способны спонтанно организовываться в структуры и слои, необходимые для первых этапов развития мозга.
Проблема в том, что когда кластер достигает определенного размера, центру начинает не хватать питательных веществ и кислорода, и вся “клякса” становится бесполезной.
Это исследование — одно из первых, в которых удалось преодолеть этот рубеж. Они разрезали органоиды и поместили их на пористую мембрану. Таким образом мини-мозги могли одновременно использовать воздух сверху и впитывать питательные вещества снизу, оставаясь здоровыми даже через год, после начала эксперимента.
И пусть эти органоиды — самые сложные структуры из когда-либо созданных, они по-прежнему чрезвычайно малы, им еще далеко до полноценной сложности их природных аналогов.
Тем не менее авторы надеются, что их успех приблизил нас к более детальному симулированию болезней мозга для дальнейшего изучения:
К примеру, это открывает дверь к изучению болезней, связанных с неврологическим развитием мозолистого тела, дисбаланса нейронных цепей, наблюдаемого во время эпилепсии, и других дефектов, в которых, как считают ученые, играют роль межнейрональные связи, к примеру, аутизм и шизофрения.
Исследование было опубликовано в Nature Neuroscience.
Рассказ о мальчике, который жил на чужой даче