Крошечные органоиды человеческого мозга, имитирующие мозг новорожденного, дают новые подсказки относительно потенциальных методов лечения одной из основных генетических причин детской эпилепсии, которая обычно проявляется по мере созревания мозга вскоре после рождения.
Органоиды человеческого мозга — шарики мозговой ткани диаметром в несколько миллиметров, плавающие в питательной жидкости, — содержат лишь несколько типов клеток мозга и далеки от настоящего мозга. Но, в отличие от плоского слоя клеток в традиционной клеточной культуре, органоиды развиваются и ведут себя во многом подобно клеткам живого мозга.
Наследственное заболевание, туберозный склероз, характеризуется появлением в головном мозге очагов в форме картофеля, вызывающих тяжелые судороги, часто устойчивые к обычным противосудорожным препаратам. Заболевание также сопровождается изнурительными симптомами в других частях тела, включая сердце, кожу и почки.
Причина туберозного склероза — мутации в генах TSC1 или TSC2. Ребенок наследует одну поврежденную копию гена от родителя, а затем во второй копии случайно возникает еще одна мутация. Когда обе копии неисправны, в мозге появляются поражения, нарушающие электрическую активность. Эти гены управляют важным путем обмена веществ в клетке — mTOR, который отвечает за рост и развитие. Существует целый ряд родственных заболеваний, связанных с гиперактивацией этого пути, и туберозный склероз — самый типичный из них.
Раньше считалось, что судороги вызывает чрезмерная реакция нейронов. Но новое исследование показало, что главную роль играют другие клетки — астроциты. Это вспомогательные клетки мозга, которые поддерживают работу нейронов. Оказалось, что при мутации астроциты с самого рождения аномально активны и провоцируют воспаление, которое и приводит к судорогам. То есть астроциты не просто страдают от болезни — они сами ее запускают.
Чтобы это выяснить, исследователи выращивали органоиды почти год — столько времени нужно человеческим клеткам, чтобы созреть. Органоиды лучше воспроизводят картину болезни, чем плоские клеточные культуры или мышиные модели. Сравнив нормальные и аномальные астроциты, ученые обнаружили, что в последних активированы те же гены, что и при нейродегенеративных заболеваниях, например при болезни Альцгеймера, а похожая картина нашлась и в тканях, удаленных у пациентов.
Если виновники судорог — гиперактивные астроциты, то для лечения можно попробовать препараты, подавляющие их активность и снимающие воспаление. Существующие лекарства, блокирующие путь mTOR, помогают, но вызывают серьезные побочные эффекты, так как этот путь задействован во многих жизненных процессах. Подавление именно гиперреактивности астроцитов может стать более точным и безопасным подходом к терапии.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что ученые создали модель мозга, способную воспринимать течение времени.