Развитие человеческого мозга — впечатляющий результат эволюции: десятки миллиардов клеток рождаются, мигрируют, дифференцируются на 3 тысячи типов и формируют синаптические связи. Большая часть этого процесса происходит до рождения, но продолжается еще около трех десятилетий.
Раньше ученые изучали мозг с помощью моделей на животных и ограниченных запасов человеческой ткани. Теперь им помогают органоиды — лабораторные модели мозга на основе индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPS‑клеток). За годы работы технологию усовершенствовали: из простых моделей получили сложные системы, имитирующие разные области мозга.
Органоиды развиваются похоже на настоящий мозг — например, человеческие растут до 200 дней и достигают 4 мм в диаметре. В них нашли внешние RG‑клетки, особенно многочисленные у людей: вероятно, они влияют на размер мозга. С помощью органоидов ученые создали модель микроцефалии, изучили влияние вируса Зика, смоделировали паралич и обработку болевых сигналов. Исследователи также создают ассемблоиды (объединенные органоиды) и химероиды (органоиды из клеток нескольких доноров с молекулярными маркерами) — это помогает тестировать лекарства и изучать нейроразвитие.
Ученые ищут способы ускорить созревание органоидов, чтобы исследовать расстройства, проявляющиеся в подростковом возрасте (например, шизофрению). В этом году планируют первое клиническое испытание терапии синдрома Тимоти, разработанной на основе органоидов: команда Серджиу Пашки нашла способ исправить генетическую ошибку, вызывающую нарушения миграции нейронов.
При всех достижениях органоиды пока не воспроизводят всю сложность настоящего мозга, и они погибают в лаборатории в течение нескольких месяцев. По мере совершенствования технологий встанут и этические вопросы — например, о вероятности появления у органоидов сложных форм поведения. Тем не менее они уже стали важным инструментом в изучении мозга и разработке методов лечения его заболеваний.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, какими будут организмы будущего.
