Учёные из Пущина случайно создали мини-мозг

08 сентября 2021 19:19

Фото: [ПРЕСС-СЛУЖБА ИТЭБ РАН]

Органоиды – это 3D-модели человеческих органов, выращенные из специальных тканей. Их делают для того, чтобы более подробно изучать процессы, происходящие с клетками наших организмов. Сотрудники Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН проводили опыт в иной тематике, но случайно преуспели и в другой – открыли новый способ создания органоида человеческого мозга. Расскажем, в чем суть открытия и как это в дальнейшем повлияет не только на научную, но и на медицинскую отрасль.

ПРИЯТНАЯ НЕОЖИДАННОСТЬ

Создание 3D-органоидов – относительно новое направление в науке. Первое миниатюрное подобие человеческого мозга получили только в 2013 году в Австрии. Однако с тех пор данная область развивалась резво: помимо органоидов мозга, были созданы миниатюрные подобия почек, печени, легких и сетчатки глаза. Все это выращивалось из стволовых клеток человека, позволяя делать массу научных открытий. Но с большой оговоркой.

– Все дело в том, что до этого при работе с органоидами ученые могли изучать только процесс взаимодействия самих клеток друг с другом, – рассказывает научный сотрудник ИТЭБ РАН Ольга Антонова. – Однако в реальном человеческом мозге есть еще внеклеточный матрикс – вещество, которое соединяет клетки. Он участвует и в их перемещении и регенерации. Изначально мы планировали исследовать процесс воздействия специальной подложки на ускоренное восстановление поврежденных нервов. Но затем мы увидели, что клетки по какой-то причине начинают формироваться в органоиды. Это стало большой неожиданностью для нас!

Затем удивительное наблюдение переросло в дополнительное исследование. Как оказалось, та самая подложка по размерам волокон практически идентична материалу, из которого состоит внеклеточный матрикс. Иными словами, мини-мозг, который пущинские биофизики в итоге получили, был похож на настоящий! И не только клеточным строением, но и структурой вещества, которое эти клетки соединяло. То есть модель оказалась настолько близка по строению реальному органу, что своим появлением открыла ученым еще большие возможности для изучения процессов, происходящих внутри человеческого мозга.

– Данное открытие имеет несколько существенных плюсов, – отмечают в пресс-службе ИТЭБ РАН. – Во-первых, за счет наиболее быстрой миграции клеток на подложке новый способ создания моделей органов длится в шесть раз быстрее обычного. Во-вторых, он более экономичен, исходя из показателей затраченного биоматериала. Кроме того, скопления нейронов, получаемые при содействии подложки, более функциональны, нежели их прототипы, выведенные из стволовых клеток. Это значит, что их поведение очень схоже с настоящими нервными клетками мозга во время проведения различных экспериментов.

ПАРКИНСОН И АЛЬЦГЕЙМЕР

Но самое главное – неожиданное открытие в ближайшем будущем может дать пищу для размышлений всем медицинским специалистам, занимающимся лечением нейродегенеративных патологий головного мозга. По словам ученых, созданные по их методике 3D-органоиды могут поспособствовать более тщательным исследованиям таких заболеваний, как болезни Паркинсона и Альцгеймера. Пущинские биофизики уверены, что результат их исследования принесет людям огромную пользу. Однако для внедрения авторской технологии создания органов в массовое использование им предстоит еще более подробно изучить процесс взаимодействия волокон подложки с нейронами мозга.

Пущино