Нейробиологи и биотехнологи из Университета Джонса Хопкинса (США) создали новую 3D-модель человеческого мозга — мультирегиональный органоид мозга (MRBO), который имитирует сразу несколько областей

Эта маленькая капля ткани, выращенная в лаборатории, является важным шагом в изучении головного мозга. Исследование об этом опубликовано в научном журнале Advanced Science.

Multi-Region Brain Organoids Integrating Cerebral, Mid-Hindbrain, and Endothelial Systems.

Anannya Kshirsagar,Hayk Mnatsakanyan,Sai Kulkarni,John Guo,Kai Cheng,Luke Daniel Ofria,Oce Bohra,Ram Sagar,Vasiliki Mahairaki,Christian E Badr,Annie Kathuria doi 10. 1002/ advs. 202503768

Напомним. За последние годы биологи создали большое число органоидов - миниатюрных подобий органов (в т.ч. и мозга), выращенных из культур перепрограммированных стволовых клеток. В наши дни такие клеточные структуры используют как для испытания лекарств, так и для изучения работы различных тканей тела и связанных с ними участков ДНК.

Процитируем биолога Кирилла Стасевича, статью которого ранее мы публиковали: "Если речь идёт о мозге, то тут органоид представляет собой микрофрагмент коры – ансамбль клеток....Органоиды чрезвычайно полезны: клетки в них формируются в трёхмерной обстановке, их со всех сторон окружают другие клетки, с которыми они обмениваются сигналами, – и это более естественная ситуация, чем когда клетки растут слоем на какой-нибудь поверхности и просто болтаются в неупорядоченной взвеси. Объёмность органоида очень сильно приближает его к настоящему органу, и во многих отношениях он и ведёт себя как настоящий орган."

( см. vk.com/wall-198541633_9206 ).

Органоиды мозга представляют собой объекты из нейронов, созданные в пробирке путем самоорганизации и дифференциации человеческих плюрипотентных стволовых клеток. В процессе развития они могут имитировать сложное строение мозга.

«Мы создали новое поколение органоидов мозга», — говорит ведущий автор исследования Энни Катурия из факультета биомедицинской инженерии Университета Джонса Хопкинса, изучающая развитие мозга и нервно-психические расстройства. «Большинство органоидов мозга, которые вы видите в научных статьях, представляют собой одну область мозга, например кору, задний или средний мозг».

По её словам, она с коллегами создали "органоид всего мозга", который называют "многорегиональным органоидом мозга (MRBO)".

Учёным удалось создать органоид с тканями из каждой области мозга, которые связаны между собой и действуют согласованно.

Одним из важных достижений стала способность разработанного органоида формировать кровеносные сосуды, и демонстрировать признаки развития гематоэнцефалического барьера

Как сообщает сайт Университета Джона Хопкинса, полученная модель мозга на основе человеческих клеток откроет возможности для изучения шизофрении, аутизма и других заболеваний нервной системы, которые поражают весь мозг. Обычно такие исследования проводятся на животных.

Чтобы создать органоид, имитирующий весь мозг, Катурия и члены её команды сначала вырастили нейроны из отдельных участков мозга и рудиментарные формы кровеносных сосудов в отдельных лабораторных чашках. Затем исследователи соединили их с помощью липких белков, которые действуют как биологический суперклей, и позволили тканям сформировать связи.

Когда ткани начали срастаться, они начали генерировать электрическую активность и развиваться как единая сеть.

Такой "многорегиональная" миниатюрная модель мозга демонстрирует широкий спектр типов нейронов, а её характеристики напоминают мозг 40-дневного человеческого эмбриона. Около 80 % типов клеток, которые обычно наблюдаются на ранних стадиях развития человеческого мозга, в равной степени присутствовали в органоидах, полученных в лаборатории.

Эти органоиды намного меньше настоящего мозга: в них от 6 до 7 миллионов нейронов по сравнению с десятками миллиардов в мозге взрослого человека. Однако они представляют собой уникальную платформу, позволяющую изучать развитиe всего мозга.

«Если вы хотите понять, что такое нарушения развития нервной системы или нервно-психические расстройства, вам нужно изучать модели с человеческими клетками, но я не могу попросить человека позволить мне взглянуть на его мозг только для того, чтобы изучить аутизм, — сказала Катурия. — Органоиды имитирующие весь мозг позволят нам наблюдать за развитием расстройств в режиме реального времени, проверять эффективность лечения и даже подбирать терапию для отдельных пациентов».

По словам исследователей, использование таких комплексных органоидов мозга для тестирования экспериментальных препаратов может повысить вероятность успеха клинических испытаний. Примерно 85–90% препаратов терпят неудачу на первом этапе клинических испытаний. Для нейропсихиатрических препаратов этот показатель приближается к 96%. Это связано с тем, что на ранних этапах разработки лекарств учёные в основном используют модели на животных. Органоиды всего мозга больше похожи на естественный человеческий мозг и, вероятно, станут более подходящими объектами для тестирования.

«Такие заболевания, как шизофрения, аутизм и болезнь Альцгеймера, поражают весь мозг, а не только его часть. Если мы сможем понять, что именно идёт не так на ранних этапах развития, мы сможем найти новые мишени для скрининга лекарств, — говорит Катурия. — Мы сможем тестировать новые лекарства или методы лечения на органоидах...».

Источник: сайт Университета Джона Хопкинса статья

Johns Hopkins scientists grow novel ‘whole brain’ organoid

July 28, 2025.

Источник: vk.com

Комментарии: