Ученые вырастили из стволовых клеток мозговую ткань, разделенную на области, имитирующие различные функциональные структуры развивающегося мозга.
Мозги в пробирке
«Мозговой органоид» с ярко выраженными структурными образованиями

Австрийские ученые обнаружили, что в правильно подобранных условиях незрелые клетки мозговой ткани способны самоорганизовываться, формируя так называемые «мозговые органоиды», в которых заметно четкое разграничение «отделов» и можно выделить нейроны с различной функциональностью. «Мозговые органоиды», которые можно сравнить с человеческим мозгом на ранних этапах развития, могут жить до 10 месяцев и увеличиваться в размерах до 4 мм.

Уже несколько десятилетий ученые выращивают культуры клеток (в том числе и человеческих) в чашках Петри, но в большинстве случаев это двумерные структуры, тонкие слои, обеспечивающие достаточное поступление кислорода и питательных веществ ко всем клеткам. Относительно недавно исследователи научились выращивать и объемные структуры из живых клеток. Используя накопленный опыт, ученые из Вены смогли вырастить «мозговые органоиды», которые могут послужить отличной моделью, имитирующей естественное строение мозга, для изучения ряда заболеваний и испытаний потенциальных лекарств.

Исследователи позволили стволовым клеткам, обладающим удивительной способностью к самоорганизации, самим определить свою будущую роль в структуре, построенной на безопасном для клеток искусственном «каркасе». Другие группы исследователей ранее отмечали способность стволовых клеток образовывать примитивные структуры, имитирующие строение глазного яблока и печени.

Ткани мозга сформировали четко разделенные между собой структуры, напоминающие кору, сетчатку и структуры, производящие спинномозговую жидкость. Аналогичная картина наблюдается на ранних этапах развития мозга человеческого плода в возрасте около девяти недель.

Вырастив «мозговой органоид» из клеток пациента, страдающего микроцефалией, исследователи смогли выявить в нем признаки этого генетического заболевания. В будущем ученые планируют использовать такие модельные системы для изучения аутизма и шизофрении, которые чаще проявляются во взрослом или подростковом возрасте, но, предположительно, уходят корнями в период начального развития мозга.

Параллельно с австрийцами, заинтересованных проблемами биологии развития, над выращиванием «мозгов в пробирке» работают и другие группы ученых. Так, исследователи из Технологического института Джорджии (США) вырастили трехмерную нейронную культуру для изучения последствий черепно-мозговых травм и выявления биомаркеров, по которым можно диагностировать такие травмы. Последствия физического воздействия на мозговые ткани в значительной мере зависят от объемной структуры этих тканей.

А в Гарварде ведутся работы по созданию трехмерных культур нейронов и записи их синаптической активности. Эти исследования позволяют лучше понять принципы функционирования мозга и приближают ученых к построению атласа связей, возникающих в человеческом мозгу.

По сообщению MIT Technology Review