Мозг из пробирки: теперь с сосудами

Кажется, очередной этап развития намечается в области нейротрансплантологии. Исследователи из Университета Калифорнии создали комплексную структуру – такой мини-мозг, который обладает не только соответствующей архитектоникой, но и собственной капиллярной сетью. Более того, после его пересадки в мышиный мозг он приживался и начинал обрастать сосудами. Подробности описаны в статье из журнала NeuroReport.

Стрелка указывает на сосуд (красный), проросший во внешние ткани. Зеленым окрашен органоид. Credit: University of California at Davis

Мы уже писали о работах, в которых учёные пытались создать различные варианты маленьких мозгов в лабораторных условиях. В основном создавались просто модели для изучения заболеваний, а некоторые – даже с неким подобием сосудов. Но попытки пересадки таких конгломератов нервных клеток если и были, то оканчивались неудачей, тем более их размеры оставались весьма небольшими.

В нынешнем же эксперименте для воспроизводства мозгового органоида учёные создали стволовые клетки из клеток кожи одного из пациентов, а для того, чтобы там появились сосуды, они использовали эндотелиоциты того же человека (эндотелий – внутренний слой клеток в сосудах). В течение 34 дней количество эндотелиоцитов в растущем органоиде достигло 250 000.

Основная сложность состояла в том, чтобы «поймать» оптимальное состояние органоида для пересадки. Дело в том, что в процессе роста наступал такой момент, когда васкуляризация в центральных отделах снижалась из-за интенсивного роста по периметру, и мини-мозг там начинал погибать.

После 3-5 недель выращивания в пробирке, когда количество сосудов вырастало до необходимого предела, мини-мозги пересаживали мышам (на 54 день) и наблюдали за ними ещё в течение двух недель, после чего изымали ткани и смотрели, как имплантированный участок себя «чувствовал» на местах.

Более детальная демонстрация роста сосуда в живых тканях. Credit: University of California at Davis

Оказалось, что органоиды настолько адаптировались, что начинали создавать свою микрокапиллярную сеть, активно взаимодействуя с соседними структурами мозга. При кросс-секции исследователи обнаруживали явные признаки того, как сосуды проникали как в более организованные глубокие структуры, так и в поверхностные слои.

«Вся идея с этими органоидами заключается в том, чтобы однажды воссоздать зону мозга, которую потерял пациент, с помощью его собственных клеток. Мы видим на МРТ или КТ изъяны, которые образовались из-за инсультов, или черепно-мозговых травм, или после нейрохирургических операций, но пока ничего не можем сделать. Ведь многие из больных на всю жизнь остаются с постоянным дефицитом – параличом, онемением, слабостью – даже после операции и физической терапии. Мы хотим им помочь», — говорит доктор Бен Валдау (Ben Waldau), руководитель исследования.

Однако, это только начало. Учёные отдают отчёт в том, что им ещё предстоит долгая дорога, прежде чем их цели воплотятся хотя бы в той или иной мере. Следующим шагом они планируют изучить, как обстоят дела с формированием нейронных взаимодействий между вновь пересаженными структурами и мозгом.

Текст: Анна Хоружая

Generation of human vascularized brain organoids by Pham, Missy, T.a; Pollock, Kari; Rose, Melanie; Cary, Whitney; Stewart, Heather; Zhou, Pinga; Nolta, Jan; Waldau, Ben in NeuroReport. Publish March, 2018

doi: 10.1097/WNR.0000000000001014