Человеческий мозг «из пробирки» подчинил себе мышиные мышцы

Создание в лаборатории миниатюрных копий отдельных органов — органоидов — позволяет ученым разбираться в скрытых процессах развития органов, патологиях раннего развития и так далее. Человеческий мозг, выращенный в чашке Петри, особенно интересный объект для изучения, поскольку о раннем нейрогенезе до сих пор известно не так много.

Кембриджский органоид был выращен из стволовых клеток человека, состоял примерно из двух миллионов нейронов и за год жизни достиг уровня развития, соответствующего 12—16 неделе внутриутробного развития. Затем в этой же чашке Петри разместили клетки спинного мозга и связанные с ними мышечные ткани параспинальных мышц, которые взяли у эмбриона мыши. 

Далее аксоны органоида — длинные отростки нервных клеток, связывающие нейрон с другими нейронами и иннервируемыми органами, — начали самостоятельно связываться с клетками спинного мозга.

Когда эта связь закрепилась, электрический сигнал от нейронов мозга стал переходить по аксонам в спинной мозг. Тот, в свою очередь, передавал сигнал в мышцу, и та начала сокращаться.

Читайте также: Нейрофизиологи научились поддерживать жизнь в мозге, извлеченном из тела. Там есть сознание?

Создание настолько крупного органоида — само по себе достижение кембриджских ученых. Главная сложность создания крупных нейронных органоидов заключается в том, что в какой-то момент нейронам не хватает питательных веществ, поскольку подложка с ними остается в центре разрастающейся структуры.

Решение проблемы в исполнении кембриджских ученых выглядит так. 

Подросший органоид рассекли на фрагменты толщиной в полмиллиметра и поместили каждый на отдельную питательную мембрану. А потом сложили из них мозг заново — находясь близко друг к другу, нейроны продолжили развиваться и устанавливать связи друг с другом.

Такая структура смогла стабильно существовать и развиваться как минимум год, пока шел эксперимент.

Авторы работы считают, что подобные живые модели можно использовать для изучения процесса развития головного мозга и нервной системы в целом. Созданная технология выращивания мозгового органоида позволит создавать их достаточно развитыми, а дальше наблюдать, как нейроны организуются для решения задач связывания между собой, управления другими частями организма и так далее. Кроме того, возможно, удастся увидеть, и как протекают патологические процессы, приводящие, например, к эпилепсии, шизофрении и другим неврологическим и психиатрическим заболеваниям.