Человеческий мозг — одна из самых сложных структур в природе, и мы далеки от того, чтобы докопаться до его сути. Чтобы помочь нам лучше понять это, исследователи разрабатывают миниатюрные версии этих органов в лаборатории. Проще говоря, вот как это работает: клетки кожи берутся у доноров. Затем они снова превращаются в так называемые «плюрипотентные» стволовые клетки. Они способны дифференцироваться в любой тип клеток в организме без ограничений. Наконец, клетки помещают в культуру, которая имитирует среду развивающегося мозга, побуждая их к образованию различных клеток мозга.
Если все идет по плану, вы получаете трехмерную модель мозга размером не больше горошины. Затем исследователи могут использовать его для изучения его развития или реакции на болезнь или действие лекарств.
Рудиментарные, но функциональные глаза
Совсем недавно команда из Университетской клиники Дюссельдорфа (Германия) пошла еще дальше, предложив органоиды мозга, в которых развиваются зрительные чаши — зрительные структуры, расположенные в глазу, где зрительный нерв встречается с сетчаткой.
Для этого исследователи использовали стволовые клетки от четырех доноров. Они были использованы для выращивания 314 органоидов мозга в шестнадцати партиях. Из этой выборки примерно у 72% развились оптические секции. Все они начали появляться примерно через 30 дней и созревали в течение 50 дней. По словам команды, у человеческих эмбрионов сетчатка развивается в аналогичные сроки.
Созданные симметрично в передней части мини-мозга, эти оптические чашки были функциональными. Внутри этих «глаз» несколько типов клеток сетчатки действительно сформировали нейронные сети, способные реагировать на свет и посылать эти сигналы в мозг. Также сформировались хрусталик и ткань роговицы. До сих пор такой результат не был получен in vitro.
«Наша работа подчеркивает замечательную способность органоидов мозга генерировать примитивные сенсорные структуры, чувствительные к свету, в которых размещаются типы клеток, аналогичные тем, которые встречаются в организме«, — объясняет Джей Гопалакришнан, ведущий автор исследования.
В конечном итоге эти органоиды могут помочь исследователям изучить взаимодействие мозга и глаза во время развития человеческого эмбриона, смоделировать врожденные заболевания сетчатки или предложить новые лекарственные подходы.