Относительно недавно ученые смогли не просто выращивать однослойные культуры клеток – теперь им доступно выращивание «3D-культур», которые могут даже быть устроены внутри почти как реальные органы человека. Однако, как выяснилось в работе, которая предварительно опубликована в базе препринтов bioRxiv, активность клеток мини-мозгов сильно напоминает активность мозга недоношенных новорожденных. Это оказалось настолько интересным, что об этом поспешили написать на сайте Nature.
Метод по выращиванию органоидов решили взять на вооружение исследователи, занимающиеся изучением ранних этапов развития мозга. По понятным причинам достать образец ткани мозга плода очень сложно, а наблюдать развитие мозга плода, когда он находится в утробе матери, и вовсе практически невозможно.
Группа американских ученых получила клетки коры головного мозга, должным образом «запрограммировав» стволовые клетки. За десять месяцев были выращены сотни «органоидов», имитирующих мозг и состоящих из нейронов коры. При этом ученые контролировали, что в клетках органоидов действительно экспрессируются такие же гены, как и в клетках развивающегося мозга человека.
Однако, самое интересное заключается в электрической активности поверхности мозгоподобных органоидов, которую ученые измеряли в течение нескольких месяцев. Оказалось, что через шесть месяцев месяцев она резко возросла: клетки «мини-мозгов» все чаще испускали потенциалы действия. Более того, подобная картина – хаотические «вспышки» синхронизированной электрической активности – характерна для развивающегося мозга малышей, родившихся преждевременно.
У взрослых людей нейроны уже организованы в сложные сети, которые слаженно испускают электрические сигналы во вполне предсказуемом ритме. Иными словами, ученые смогли получить модель мозга, аналогичную мозгу младенцев, рожденных на 19-25 неделе после зачатия. Исследователи планируют дальше следить за развитием «мини-мозгов»: станет ли их электрическая активность в какой-то момент соответствовать мозгу взрослого человека?
Впрочем, совсем уж приравнивать полученные органоиды к настоящему мозгу плода нельзя. В них нет многих типов клеток коры, кроме того, в них отсутствуют другие структуры мозга, кроме коры. Есть и скептически настроенные нейробиологи, которые уверены, что одного лишь сходства электрической активности органоидов и мозга младенцев мало, чтобы считать первые адекватной моделью последних. Более оптимистичные исследователи надеются, что «мини-мозги» помогут разобраться в развитии таких заболеваний, как эпилепсия и аутизм, поскольку, вероятно, их первые признаки начинают проявляться уже во внутриутробном развитии.
Интересно, что в апреле 2018 года в той же Nature в отдельной статье рассматривается вопрос: применима ли научная этика к культурам мозга. Разбор этой работы вы тоже можете прочитать на нашем портале.
Текст: Елизавета Минина