Созданный в лаборатории 5-летний органоид приобрел черты мозга новорожденного
Группа исследователей из Гарвардского университета достигла рекордного срока жизни органоида мозга, который был создан в лабораторных условиях. Эти органоиды, выведенные из стволовых клеток, не только просуществовали более пяти лет, но и продолжали развиваться, точно воспроизводя естественные этапы созревания человеческого мозга. Данная работа открывает новые горизонты для изучения серьезных психических расстройств. Об этом пишет портал TechInsider.
Лабораторные органоиды мозга уже способны к базовому взаимодействию с окружающей средой. В 2022 году ученые из проекта DishBrain обучили культуру из 800 тысяч живых нейронов играть в классическую видеоигру Pong. Подавая электрические сигналы о положении мяча на электродную платформу, они добились того, что нейронная сеть самостоятельно научилась за пять минут виртуально отбивать мяч ракеткой.
Долгое время лаборатории по всему миру сталкивались с серьезным ограничением: созданные мини-органоиды имитировали лишь самые ранние стадии формирования тканей и обычно погибали через несколько месяцев. Однако команде под руководством Паолы Арлотты удалось изменить эту ситуацию. Ученые проследили за развитием 34 органоидов на протяжении пяти лет и обнаружили, что экспрессия генов в них удивительным образом совпадает с динамикой реального мозга человека. Работа была опубликована в журнале Nature.
В первые месяцы органоиды соответствуют формированию ткани в первом и втором триместрах беременности, к концу первого года они повторяют структуры мозга новорожденного, а со временем демонстрируют даже такие поздние процессы, как миелинизация нервных волокон.
Соавтор работы Паола Арлотта отметила: «После анализа органоидов мы поняли, что они не просто выживали в течение пяти лет, а продолжали меняться, развиваться и созревать с течением времени». Успеху эксперимента способствовало значительное улучшение питательной среды, что обеспечило выживаемость нейронов и формирование сложных нейронных связей.
В ходе исследования биологи сделали еще одно важное открытие: клетки органоидов сохраняют молекулярную память о своем возрасте и выполняемых функциях. Чтобы проверить это, авторы эксперимента смешали «старые» клетки из органоидов возрастом от девяти до двенадцати месяцев с «молодыми», которые были выращены всего за 15 дней.
Поместив эту смесь в общую среду еще на две недели, ученые увидели, что молодые клетки продолжили формировать нейроны, характерные для начальных стадий развития, в то время как зрелые клетки продолжили производить структуры, соответствующие более поздним этапам. Наличие подобной биологической памяти позволяет исследователям «консервировать» клетки на определенных стадиях зрелости, не создавая их каждый раз заново. В ближайших планах команды — выращивание органоидов из стволовых клеток людей с аутизмом и шизофренией для испытания лекарств, а также попытки подключить к мини-мозгу сенсорные сигналы, имитирующие зрение, слух и осязание.
