Функциональные и устойчивые 3D модели нервной сети человека из плюрипотентных стволовых клеток

Нейробиологи из Университета Тафтса в Массачусетсе вырастили маленькую нейронную сеть вне человеческого тела на основе индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, полученных от здоровых людей, а также пациентов с болезнями Альцгеймера и Паркинсона. Трёхмерные модели тканей in vitro, особенно для центральной нервной системы, учитывая сложности и этические проблемы, позволяют исследовать механизмы развития органов, клеточных взаимодействий, развития нейродегенеративных заболеваний и их выявления на ранней стадии.

Трехмерные (3D) модели культивирования клеток и тканей in vitro, особенно для центральной нервной системы, позволяют исследовать механизмы развития органов, клеточных взаимодействий и прогрессирования заболевания в определенных средах. Здесь мы описываем разработку и характеристику 3D-моделей тканей человека, которые способствуют дифференцировке и длительному выживанию функциональных нейронных сетей. Эта работа основывается на предыдущей работе, где первичные нейроны грызунов были успешно выращены в аналогичной 3D-системе.(1) модель была адаптирована к индуцированным человеком плюрипотентным стволовым клеткам, что позволило более непосредственно исследовать состояние человека. Эти культуры ткани показывают разнообразные популяции клеток, включая нейроны и астроглиальные клетки, взаимодействующие в 3D и проявляют спонтанную нейронную активность, подтвержденную электрофизиологическими записями и кальциевой визуализацией в течение не менее девяти месяцев. Такой подход позволяет напрямую интегрировать плюрипотентные стволовые клетки в трехмерную конструкцию, минуя ранние этапы нейронной дифференцировки (эмбриоидные тела и нейронные розетки). Модернизированный процесс, в комбинации с долговечностью культур, обеспечивает систему которую можно манипулировать для того чтобы поддержать разнообразие экспириментально применения, включая изучение развития сети, созревания, пластичности, and/or вырождения. Эта модель ткани была протестирована со стволовыми клетками, полученными от здоровых людей, а также пациентов с болезнью Альцгеймера и Паркинсона. Мы наблюдали аналогичный рост и экспрессию генов, что указывает на целесообразность создания моделей тканей мозга, полученных пациентом. Они могут быть использованы для выявления биомаркеров состояния заболевания на ранних стадиях, что, в свою очередь, будет способствовать ранней диагностике и улучшению понимания прогрессирования заболевания. При разработке дополнительной модели этот подход может быть использован для исследования мишеней лекарственных препаратов при нейродегенеративных заболеваниях.

Источник: pubs.acs.org

Комментарии: