Из стволовых клеток вырастили живой человеческий «мини-мозг»

«Мини-мозг». Фото авторов
29 августа 2013 года, 14:30
Комментировать

Ученые из Института молекулярной биотехнологии при Академии наук Австрии, используя разработанную ими новую методику, впервые смогли успешно вырастить из стволовых клеток крошечные, размером с горошину, кластеры клеток ткани человеческого головного мозга. Авторы полагают, что такие выращенные in vitro «мини-мозги» в будущем могут быть полезны в качестве модели для изучения фундаментальных процессов, лежащих в основе развития заболеваний головного мозга. Отчет о проделанной работе опубликован в журнале Nature.

В качестве отправной точки были взяты человеческие эмбриональные стволовые клетки, полученные из клеток-фибробластов кожи, перепрограммированные затем в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC). Затем были найдены специфические факторы роста, под воздействием которых iPSC могут дифференцироваться в различные клетки нейральной ткани.

Когда были выращены клетки нейроэктодермы - зародышевой ткани, из которых развивается нервная система, они были вкраплены в капли специального синтетического геля, обеспечивающего естественные трехмерные условия для их дальнейшего роста и развития. Затем, для насыщения растущих тканей питательными веществами и кислородом, капли геля с клетками нейроэктодермы были помещены в биореактор с центрифугой.

Спустя 15-20 дней сформировались так называемые «церебральные органоиды», представляющие собой ткань нейроэпителия, окружающую наполненную жидкостью каверну, аналогичную церебральному желудочку, заполненному спинно-мозговой жидкостью. Через 20-30 дней сформировались ткани различных регионов мозга, включая кору, сетчатку, оболочки и хориоидное сплетение.

Через два месяца были получены полностью сформированные «мини-мозги», примерно соответствующие по размерам (3-4 миллиметра в диаметре) мозгу зародыша на девятой неделе развития. Их удалось сохранить в биореакторе в течение 10 месяцев.

Было установлено, что различные структуры «мини-мозга» могут взаимодействовать между собой. В то же время его структура отличается от нормальной, так как мозг эмбриона развивается под влиянием сигналов, посылаемых другими частями организма. Кроме того, в выращенной ткани отсутствуют кровеносные сосуды, чем, возможно, объясняется крошечный размер «мини-мозга».

Несмотря на эти ограничения, авторы попытались использовать новую методику в качестве модели для изучения микроцефалии - заболевания, при котором наблюдается значительное уменьшение размеров головного мозга, сопровождаемое умственной недостаточностью. Было установлено - если в качестве исходного материала взять клетки кожи пациента с микроцефалией, то полученный в итоге «мини-мозг» оказывается значительно меньше, чем выращенный из клеток здорового человека. Кроме того, удалось отследить, когда именно происходит нарушение, ведущее в итоге к микроцефалии - на этапе дифференциации iPSC в различные клетки нейральной ткани образуется недостаточное количество клеток-предшественников, необходимых для нормального развития мозга.

Как подчеркивают авторы, сама возможность проведения подобных исследований демонстрирует потенциал «мини-мозга» в качестве модели для изучения истоков развития различных неврологических заболеваний, а также для тестирования методов их терапии.

Поделиться

Комментарии (3)

  • 29.08.2013 14:45

    Number Six

    Пора конструировать сайлонов!

  • 29.08.2013 21:37

    R00t

    Это жесть, реально. Здравствуйте, нейрокосмпьютеры.

  • 30.08.2013 03:29

    Олег

    Очень интересная новость. Не далеко время, когда от человека можно будет оставить только мозг в банке без тела.

Воздействие частиц пластика может вызвать астму, аутоиммунные заболевания, а также болезни сердца
Недостаток йода ограничивает способность щитовидной железы вырабатывать гормоны, вызывая гипотиреоз
Уровень счастья обеспечивается конкретной суммой, причем для разных стран ее величина отличается
Антибактериальный компонент некоторых видов зубных паст накапливается в полимерной щетине
В ходе серии экспериментов исследователи изучили факторы, которые приводят к неверности
Насекомые все чаще начинают рассматриваться как источник питательной и здоровой пищи