Как вырастить мозг в пробирке

Стволовые клетки, посланные в свободное плавание, организовали структуры, весьма похожие на кору полушарий людской мозга.

О том, что происходит в мозга, мы можем определить посредством функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) – она разрешает заметить активность в тех либо иных участках нервной ткани и достаточно совершенно верно сопоставить эту активность с исполнением той либо другой задачи. Но мы не сможем определить о мозге всё, если не проберёмся на клеточный уровень, на уровень нейронов и межнейронных контактов – синапсов, на уровень запасных глиальных клеток, каковые не только питают нейроны, но и вмешиваются в проведение нейрохимического сигнала.

Причём направляться не забывать, что нейронных разновидностей существует большое количество. К примеру, в случае если мы пристально разглядим кору полушарий, мы найдём в ней шесть слоёв, отличающихся друг от друга по соотношению нейронов различного типа. Чтобы выяснить, как на молекулярно-клеточном уровне реализуются высшие когнитивные функции (в частности ими и занимается кора), нам необходимо до тонкостей осознать взаимосвязь и устройство её слоёв между собой.

Нейроны соматосенсорной коры мыши; тела клеток находятся в пятом слое коры, их отростки доходят до её поверхности. (Фото Robert Cudmore / Flickr.com.) Разрез кортикального сфероида, взятого при 3D-культивировании индуцированных стволовых клеток человека; красным окрашены созревшие нервные клетки, зелёным – делящиеся стволовые предшественники. (Фото The Pasca Lab.)‹ ›

Что-то, само собой разумеется, возможно изучить на мозгах грызунов и приматов. Помимо этого, довольно часто сотрудничество нейронов изучают в клеточной культуре: клетки живут в питательной среде на дне какой-нибудь лабораторной посудины, а нейробиологи следят, как у них, например, изменяется сила синапсов в ответ на те либо иные раздражители.

В следствии возможно сделать некие выводы о обстоятельствах шизофрении, аутизма и других когнитивных нарушений – так как при таких патологий нарушается именно нейронная архитектура, связь нейронов между собой. Но плоский слой культуры клеток – всё-таки не кора с её шестью слоями. Второй метод пребывает в анализе образцов, забранных у погибших людей.

Нужно ли сказать, что тут всё время необходимо не забывать о посмертных трансформациях в клеточном устройстве, да и проведение сигнала в таких примерах изучать нереально. В совершенстве хотелось бы, дабы у нас в руках была объёмная клеточная модель, всецело воссоздающая тот либо другой элемент структуры мозга, если не весь мозг. Опыты исследователей из Стэнфордского университета нас к такому идеалу заметно приближают.

Очевидно, дело не обошлось без стволовых клеток – Серджиу Паска (Sergiu Pasca) и его сотрудники взяли из людской кожи индуцированные стволовые клетки и после этого перевоплотили их в нейроны. на данный момент это уже практически стандартная процедура: дифференцированные клетки заставляют «отыскать в памяти юность», в то время, когда они были стволовыми и не умели ничего делать, не считая как делиться. Но их возможно перевоплотить в каждый клеточный тип, необходимо только направить их по нужному пути посредством молекулярных сигналов.

Сначала всё шло как в большинстве случаев: неестественные стволовые клетки росли плоским слоем в культуральной посуде. Но позже их отделили со дна и пересадили в особое новое «место жительства», где они уже не могли прочно прикрепиться к стенкам либо ко дну. За пара часов клетки объединились в микрошарики, в которых делились .

И вот тут-то у них запустили превращение в клетки нервной ткани.

Как пишут авторы работы в Nature Methods, через семь недель 80% клеток по молекулярным и другим показателям стали похожи на нервные. Причём 7% превратились не в нейроны, а в глиальные астроциты, каковые поддерживают и питают нейроны, защищают их от проникновения вредных веществ из крови, и регулируют нейронную активность.

До сих пор не получалось вырастить и нейроны, и поддерживающие их клетки из одного стволового материала, приходилось пользоваться сторонними астроцитами, взятыми от второй линии стволовых клеток, что означало, что генетически те и другие появились разны – в то время как в мозге все клетки несут однообразные гены. Сейчас же, по-видимому, это затруднение провалится сквозь землю.

Но самое основное выяснилось, в то время, когда проанализировали структуру клеточных комплексов (их назвали кортикальными сфероидами) – оказывается, их архитектура была похожа на ту, которая имеется в коре полушарий. Причём 80% нейронов отвечали на внешний стимул, а 86% демонстрировали спонтанную активность и образовывали между собой нейронные цепочки, передавая сигнал друг другу. Иными словами, удалось взять достаточно правдоподобную трёхмерную модель коры мозга.

Сейчас исследователи всё чаще обращаются к способам 3D-культивирования клеток, потому, что так мы лучше осознать то, что происходит в природе. Так как в то время, когда формируется ткань либо орган, они растут и развиваются по всем направлениям, клетки, входящие в их состав, ощущают собственных соседей со всех сторон. Как раз таковой всесторонний контакт нужен для верного развития, верной реализации генетических программ, для верной дифференцировки.

Уловки тут применяют самые различные: к примеру, сотрудники Университета Райса выращивали лёгочную бронхиолу посредством магнитной левитации – той самой, благодаря которой перемещаются маглевы, поезда на магнитной подушке.

И это, само собой разумеется, не первая работа, в которой пробуют сделать орган либо хотя бы его модель «с нуля», со стволового клеточного материала. Но чаще речь заходит о более несложных органах – к примеру, в прошедшем сезоне мы писали о «минижелудке», что удалось сделать в Медицинском центре при детской поликлинике Цинциннати.

Что же до мозга, то два года назад в Nature была опубликована статья с описанием так именуемого церебрального органоида – в Университете молекулярной биотехнологии Австрийской академии наук из индуцированных стволовых клеток удалось взять трёхмерную структуру, весьма похожую мозг 9-недельного зародыша человека. На ней в полной мере возможно изучать ранние процессы развития центральной нервной совокупности, но устройство для того чтобы протомозга существенно проще устройства кроме того маленького участка всецело организованной коры. Но вышеописанные свежие результаты разрешают сохранять надежду, что не так долго осталось ждать у нейробиологов в руках будет настоящий «мозг из пробирки» – ну либо хотя бы какая-то его часть.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• Голуби накапливают общие знания
• Пауки маскируются под птичий помёт

Нижегородские ученые научились выращивать мозг в пробирке

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Искусственные стволовые клетки охотятся на опухоль мозга

  Перепрограммированные клетки кожи посредством противоопухолевого оружия уничтожают клетки глиобластомы. Глиобластомой именуют одну из разновидностей рака…

• Человеческую сетчатку вырастили из искусственных стволовых клеток

  Из индуцированных стволовых клеток в первый раз удалось взять фрагмент сетчатки человека, клетки которой были чувствительны к свету. Смерть клеток…

• Человеческий желудок вырастили в пробирке

  «Минижелудок», развившийся из стволовых клеток человека, сумелсвернуться в трёхмерную структуру, подобную обычному, естественному органу. Исследователи…

• Мозг сам управляет производством новых нейронов

  Стволовые клетки во взрослом мозге находятся в подчинении у особых нейронов, каковые смогут ускорять либо замедлять появление новых нервных клеток. О…