Лабораторный органоид мозга достиг зрелости новорожденного
Группа исследователей из Гарвардского университета достигла значительного успеха в создании органоида мозга, который смог существовать более пяти лет. Эти органоиды, выведенные из стволовых клеток, не только пережили этот длительный период, но и продолжали развиваться, воспроизводя ключевые этапы созревания человеческого мозга. Данная работа открывает новые горизонты для изучения сложных психических расстройств. Об этом сообщает издание TechInsider.
Лабораторные органоиды уже демонстрируют базовые способности взаимодействия с окружающей средой. В 2022 году команда из проекта DishBrain научила культуру, состоящую из 800 тысяч нейронов, играть в видеоигру Pong. Используя электрические сигналы для передачи информации о мяче, исследователи смогли добиться того, что нейронная сеть самостоятельно научилась отбивать мяч ракеткой всего за пять минут.
Ранее лаборатории по всему миру сталкивались с проблемой: мини-органоиды имитировали лишь ранние стадии формирования тканей и обычно погибали через несколько месяцев. Однако под руководством Паолы Арлотты команде удалось изменить эту ситуацию. Ученые наблюдали за развитием 34 органоидов на протяжении пяти лет и выяснили, что экспрессия генов в них удивительно точно отражает динамику реального человеческого мозга. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
В начальные месяцы органоиды соответствуют формированию тканей в первом и втором триместрах беременности, к концу первого года они повторяют структуры мозга новорожденного, а позже демонстрируют процессы, такие как миелинизация нервных волокон.
Соавтор исследования Паола Арлотта отметила: «После анализа органоидов мы поняли, что они не просто выживали в течение пяти лет, а продолжали меняться и развиваться». Успех эксперимента был обеспечен улучшением питательной среды, что способствовало выживанию нейронов и образованию сложных нейронных связей.
В ходе работы ученые сделали еще одно важное открытие: клетки органоидов сохраняют молекулярную память о своем возрасте и функциях. Для проверки этого, авторы смешали «старые» клетки из органоидов возрастом от 9 до 12 месяцев с «молодыми», которые были выращены всего за 15 дней.
Поместив смесь в общую среду еще на две недели, ученые заметили, что молодые клетки продолжили формировать нейроны, характерные для ранних стадий развития, в то время как зрелые клетки продолжили производить структуры, соответствующие более поздним этапам. Наличие такой биологической памяти позволяет исследователям «консервировать» клетки на определенных стадиях зрелости, не создавая их заново. В ближайших планах команды — выращивание органоидов из стволовых клеток людей с аутизмом и шизофренией для тестирования лекарств, а также попытки подключить к мини-мозгу сенсорные сигналы, имитирующие зрение, слух и осязание.
