Зачем выращивать «мини-мозги» в лаборатории?

2023-03-13 01:01

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

Как изготавливаются «мини-мозги»?

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

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

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

Зачем создавать мини-мозг?

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

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

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

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

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

Источник: new-science.ru