Мозг — один из самых сложных органов: его работа зависит не только от того, какие клетки в нем есть, но и от того, в какой последовательности они появляются. Именно эта временная координация позволяет нейронам выстраивать точные связи, а мозгу — функционировать как единая система. Чтобы изучать развитие нервной ткани, ученые все чаще используют органоиды — «мини‑мозги», выращенные в лаборатории из стволовых клеток. Они неплохо имитируют структуру мозга и помогают исследовать нарушения, которые возникают еще до рождения.
Однако новое исследование показало, что у органоидов есть серьезный пробел: они не воспроизводят правильный «тайминг» развития клеток. Группа нейробиологов под руководством Саймона Хиппенмейера из Австрийского института науки и технологий сравнила формирование нейронов в реальном мозге и в органоидах. В качестве эталона ученые использовали данные по мышам: отслеживали судьбу радиальных глиальных прогениторов — стволовых клеток, дающих начало нейронам. Для этого беременным мышам вводили препарат, активирующий флуоресцентные метки, а затем наблюдали за потомками этих клеток.
Эксперименты выявили сразу несколько расхождений. Во‑первых, в органоидах часть прогениторных клеток слишком рано становилась нейронами, а другие продолжали делиться дольше положенного. Во‑вторых, у них нарушилась пропорция: на разных стадиях развития они давали примерно одинаковое число потомков, тогда как в настоящем мозге на поздних этапах их становится меньше. Кроме того, около трети прогениторных клеток в органоидах оказались ограничены в потенциале и не могли формировать нейроны разных слоев коры. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Ученые связывают эти отклонения с отсутствием в органоидах важных внешних факторов — кровеносных сосудов, внеклеточного матрикса и метаболических сигналов, которые в живом мозге помогают синхронизировать развитие.
Команда планирует перенести наблюдения на органоиды из человеческих клеток, чтобы понять, насколько универсальны эти закономерности. Впереди — поиск тех самых недостающих сигналов, добавление которых могло бы сделать «мини‑мозги» более точной моделью живого органа.
Ранее Наука Mail рассказывала, как мозг сверяет прошлое с настоящим, чтобы принимать решения