Зачем выращивать «мини-мозги» в лаборатории?

2023-03-13 01:01

Человеческий мозг#nbsp;— одна из#nbsp;самых удивительных структур в#nbsp;природе, и#nbsp;нам только предстоит пройти долгий путь, чтобы понять его природу. Чтобы улучшить это понимание, неврологи используют в#nbsp;своих исследованиях органоиды мозга (известные в#nbsp;СМИ как «мини-мозги»). Данные структуры, представляют собой крошечные модели человеческого мозга в#nbsp;натуральную величину, полезны в#nbsp;ряде областей.

Как изготавливаются «мини-мозги»?

Ученые выращивают органоиды мозга из#nbsp;стволовых клеток. Стволовые клетки#nbsp;— это тип незрелых клеток, которые могут развиваться в#nbsp;любой тип клеток. Порой эти клетки берут прямо из#nbsp;эмбриональной ткани человека, но#nbsp;это бывает редко. В#nbsp;большинстве случаев используются клетки кожи, полученные от#nbsp;донора. Затем эти клетки подвергают воздействию химических веществ, чтобы вернуть их#nbsp;в#nbsp;исходное состояние. Получившиеся клетки называются индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками.

Для#nbsp;создания мини-мозгов (органоидов мозга) ученые отправляют эти стволовые клетки в#nbsp;матрицу, обеспеченную белками. Этот материал поддерживает рост стволовых клеток. Разные молекулы и#nbsp;другие специфические факторы роста вводятся в#nbsp;специальное время, чтобы позволить сформироваться конкретным тканям.

В#nbsp;течении роста органоиды мозга преобразуются в#nbsp;более сложные. В#nbsp;конце концов, эти органоиды содержат разные типы клеток, находящимися в#nbsp;человеческом мозге, и#nbsp;показывают пространственную организацию, сравнимую с#nbsp;изолированными областями мозга. Бывает их#nbsp;называют «мини-мозгами», органоиды мозга не#nbsp;являются крошечными человеческими мозгами. Представьте сферическую сеть, которая имитирует характеристики человеческого мозга.

Зачем создавать мини-мозг?

Мини-мозги могут быть созданы для#nbsp;разных целей, включая исследования раннего развития человека. К#nbsp;примеру, немецкая исследовательская группа создала несколько органоидов мозга, в#nbsp;которых может развиваться зрительная чашка#nbsp;— зрительная структура глаза между зрительным нервом и#nbsp;сетчаткой. Эти органоиды могут помочь в#nbsp;изучении взаимодействия между мозгом и#nbsp;глазом во#nbsp;время эмбрионального развития человека. Они смогут быть полезны в#nbsp;моделировании наследственных заболеваний сетчатки и#nbsp;в#nbsp;разработке новых методов лечения.

Другая исследовательская группа разработала клетки микромозга, которые могут производить мозговые волны, похожие на#nbsp;те, что наблюдаются у#nbsp;недоношенных детей, и#nbsp;использовала их#nbsp;для иллюстрации того, как вальпроевая кислота (препарат, широко используется для#nbsp;лечения биполярного расстройства и#nbsp;эпилепсии) может нарушить деление клеток в#nbsp;утробе матери и#nbsp;вызвать врожденные дефекты при использовании во#nbsp;время беременности.

Микро- мозг также возможно применять для#nbsp;моделирования заболеваний, поражающих взрослых, например, инфекций, поражающих мозг, и#nbsp;нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера. Такие модели в#nbsp;будущем могут дополнить или даже заменить исследования с#nbsp;использованием чашек Петри и#nbsp;моделей животных.

Модели микромозга также могут быть использованы для#nbsp;изучения эволюции человека и#nbsp;медицины. К#nbsp;примеру, недавно исследователи использовали органоиды для#nbsp;изучения того, как мозг человека отличается от#nbsp;мозга неандертальцев и#nbsp;обезьян. Так#nbsp;же есть и#nbsp;те, кто хочет использовать органоиды для#nbsp;питания компьютерных систем. Недавно стало известно, что искусственный мини-мозг, образованный из#nbsp;человеческих нейронов и#nbsp;подключенный к#nbsp;управляемой компьютером электродной решетке, научился играть в#nbsp;видеоигру «Pong».

В#nbsp;конечном счете, эти исследования могут проложить путь к#nbsp;тому, чтобы компьютеры на#nbsp;основе клеток мозга могли выполнять задачи, которые не#nbsp;под силу современным компьютерам. Однако, с#nbsp;этической точки зрения, в#nbsp;недавнем докладе Национальной академии наук, инженерии и#nbsp;медицины США говорится, что, как это понимается в#nbsp;настоящее время, в#nbsp;обозримом будущем органоиды мозга вряд#nbsp;ли смогут распознавать сознание, боль или эмоции. Однако, возможно, этот вопрос необходимо будет тщательно отслеживать по#nbsp;мере того, как ученые будут разрабатывать более сложные органоиды.

Источник: new-science.ru