Мозг из пробирки по электрическим свойствам оказался похож на мозг младенца

17 ноября 2018

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.

Мини-брейн. Credit: Muotri Lab/UC San Diego


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

Nested oscillatory dynamics in cortical organoids model early human brain network development by Trujillo, C. A. et al. Preprint at bioRxiv

https://doi.org/10.1101/358622 (2018).

Картинка дня: мини-внутреннее ухо из стволовых клеток

На этой замечательной фотографии мы видим поперечное сечение необычного объекта: органоида внутреннего уха. Это миниатюрная копия внутреннего уха человека, выращенная из стволовых клеток. Красным цветом…

Как живется мыши с человеческим мозгом?

Ученые из калифорнийского Института Солка имплантировали органоиды человеческого мозга в кору головного мозга живых мышей. «Мини-брейн» полностью функционален и  питается от кровеносной системы мозга грызуна-носителя….

Мини-сетчатка помогла разгадать связь между глазами и мозгом

Биологи Университета Индианы США выращивают «мини-сетчатку» глаза, чтобы разобраться, как растут ее клетки у человека. Ученые надеются использовать полученные знания для дальнейшей работки методов восстановления…

Картинка дня: мозг аутиста в чашке Петри

Конечно же, в этом случае изображен не мозг пациента с расстройством аутистического спектра, помещенный в культуральный планшет, а выращенный из индуцированных плюрипотеннтых стволовых клеток (как…

«Экзоперчатка» для перенесших инсульт

Исследователи из Высшей политехнической школы Цюриха (ETH Zurich) создали экзоскелет для кисти пациентов, парализованных после инсульта. О том, что это за устройство, и что оно…