Ученые создали модель мозга, способную воспринимать течение времени

Ученые впервые вырастили органоид мозга, который прожил почти шесть лет. Благодаря генетическим меткам исследователи подтвердили, что клетки стареют как в настоящем мозге. Эксперименты с пересборкой показали наличие внутренних биологических часов.

Различные части органоида, разработанные для имитации процессов созревания мозга

Источник: Irene Faravelli/Noelia Antón Bolaños

Мозг человека — это невероятно сложная сеть из 86 миллиардов нейронов, которые «общаются» друг с другом с помощью электрических и химических сигналов. Мозг формируется почти 20 лет, что гораздо дольше, чем у других животных. Для изучения развития мозга ученые создают лабораторные модели — органоиды, выращенные из стволовых клеток.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые впервые вырастили мини-мозг, который живет почти шесть лет — это рекорд по продолжительности. Раньше органоиды существовали всего несколько недель или месяцев. Благодаря долгому сроку наблюдения стало возможным увидеть, как клетки мозга созревают со временем, почти как в реальном организме.

Крупный план органоида, иммуномеченного маркерами различных типов клеток

Источник: Irene Faravelli/Noelia Antón-Bolaños

Ученые использовали специальные генетические метки — «эпигенетические часы» — и убедились, что клетки в мини-мозге стареют так же, как в настоящем мозге. Появлялись важные клетки, например, астроциты, поддерживающие защитный барьер мозга, и олигодендроциты, создающие изолирующую миелиновую оболочку вокруг нервных волокон. Даже самые хрупкие нейроны, отвечающие за основные функции, сохранялись почти шесть лет, особенно если их стимулировать — как физические упражнения помогают мышцам не атрофироваться.

Самое удивительное — эти клетки, как оказалось, «помнят» свое прошлое. Ученые разбирали органоиды на отдельные клетки и собирали их заново в новые структуры — химероиды. Даже после этого клетки продолжали вести себя так, будто знают, сколько времени они уже существовали. Старые клетки производили «взрослые» клетки-потомки всего за две недели, хотя обычно этот процесс занимает два месяца.

Это значит, что в клетках есть внутренние «биологические часы», которые отсчитывают время развития. Теперь ученые могут использовать такие долгоживущие органоиды, чтобы лучше изучить, как растет и стареет человеческий мозг, как происходят сложные процессы его созревания и почему мы развиваемся так медленно по сравнению с другими видами. Это важный шаг к изучению болезней мозга и пониманию того, что делает нас людьми.

Ранее Наука Mail рассказывала о том, что мини-модели мозга уточнят этапы формирования органа.