Так называемые органоиды могут пролить свет на развитие аутизма и шизофрении.
Изучить, как развивается человеческий мозг, сложно. Мозговую ткань нельзя удалить у живых людей, и, хотя ее можно исследовать после смерти человека, мертвые органы не идеальны для изучения механизмов, вызывающих заболевания мозга. Мозг животных может сказать ученым только так много, а ткань человеческого зародыша трудно найти.
В качестве альтернативы реальной мозговой ткани исследователи недавно выяснили, как превратить стволовые клетки в нейроны и выращивать их до тех пор, пока они не образуют крошечные трехмерные капли ткани мозга размером не больше горошины. Конечно, это не настоящий человеческий мозг - это просто модели. Но они действительно имитируют определенные характеристики человеческого мозга на очень элементарном уровне. Ученые называют их органоидами мозга.
Ученые создали органоиды различных областей мозга, таких как средний мозг и гиппокамп, и все они имеют генетическое сходство с человеческим мозгом. Теперь исследователи из Стэнфордского университета и Chan Zuckerberg Biohub, основанного в 2016 году на 600 миллионов долларов от генерального директора и основателя Facebook Марка Цукерберга и его жены Присциллы Чан, создали органоиды, имитирующие человеческий передний мозг в чашке Петри. Передний мозг - самая большая часть мозга, отвечающая за многие из наших уникальных человеческих качеств, включая мышление, восприятие и оценку сенсорной информации. В новой статье в Science исследователи говорят, что их органоиды точно моделируют поздние стадии развития мозга.
Чтобы создать органоиды, исследователи начали с индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток - взрослых клеток, которые были возвращены в эмбрионоподобное состояние и могут быть дифференцированы в клетки любого типа. Команда объединила эти стволовые клетки, используя смесь химикатов и факторов роста, а затем уговорила их создать различные типы нейронов, обнаруженных в переднем мозге. Им удалось сохранить органоиды живыми почти 600 дней.
Исследователи использовали эти крошечные модели переднего мозга для создания карты хроматина - материала, который обернут вокруг ДНК, РНК и белков - и обнаружили, что образцы хроматина в органоидах были похожи на те, которые обнаруживаются в реальной ткани человеческого мозга. Они также использовали органоиды для идентификации генов, связанных с аутизмом и шизофренией, и типов клеток, в которых эти гены были «включены». Результаты указывают на многообещающий способ исследования нарушений развития нервной системы.
Не волнуйтесь - создать полноценный человеческий мозг в лаборатории в ближайшее время не удастся. Органоиды мозга, которые ученым удалось вырастить до сих пор, не имеют многих типов клеток, обнаруженных в реальном мозге, а также определенных нейронных связей, необходимых для высшей функции мозга. Тем не менее, некоторые эксперты опасаются, что органоиды мозга станут слишком похожи на человеческие.
В октябре группа ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего создала органоиды мозга, которые генерировали электрические схемы, похожие на мозговые волны, наблюдаемые у недоношенных детей. Это была первая подобная мозговая активность, которая была продемонстрирована на органоидах, выращенных в лаборатории.
Некоторые исследователи также трансплантировали органоиды человеческого мозга грызунам, вызывая опасения, что лабораторные животные могут развить человеческое самосознание и сознание. Х. Исаак Чен, нейрохирург из Медицинской школы Перельмана Пенсильванского университета, и его коллеги опубликовали статью в октябре вместе с исследованием Калифорнийского университета в Сан-Диего, призывая ученых разработать этические принципы использования органоидов мозга для исследований, в том числе пересадку их животным.
Такие руководящие принципы могут помочь избежать путаницы для ученых, особенно при общении с общественностью, и ясно изложить преимущества этого исследования, с которыми можно сопоставить любые этические или моральные риски, - сказал Чен в своем заявлении. Хотя современные органоиды мозга и органоиды-хозяева мозга не приблизились к достижению какого-либо уровня самосознания, есть мудрость в понимании соответствующих этических соображений, чтобы избежать потенциальных ловушек, которые могут возникнуть по мере развития этой технологии.
