Американські дослідники продемонстрували, що органоїди людського мозку в процесі дозрівання повторюють деякі особливості розвитку мозку новонароджених та дітей, слідуючи внутрішньому годиннику. Подібності стосуються експресії частини генів, зазначається в опублікованому в журналі Nature Neuroscience журналі. Відкриття може допомогти краще вивчати хвороби дорослих.
S. Pasca Laboratory / Stanford University
Що це за органоїди та навіщо їх створюють?
Органоїди — маленькі спрощені версії органів — дають змогу вивчати у лабораторних умовах процес розвитку, функціонування та виникнення патологій органів. А органоїди мозку можуть допомогти краще зрозуміти особливості виникнення таких захворювань, як епілепсія чи аутизм.
Органоїди мозку вирощують з невеликої кількості стовбурових клітин, яких за допомогою специфічних хімічних речовин змушують дозрівати у різні типи мозкових клітин, що об'єднуються та функціонально нагадують справжній мозок. Органоїди не здатні обробляти вхідну інформацію та усвідомлювати, але їхні клітини взаємодіють через хімічні та електричні сигнали схожим чином, як і в людей. У новому дослідженні вчені зі Стенфордського та Каліфорнійського університетів вирішили дослідити, що буде з органоїдами, якщо їхню життєдіяльність підтримувати довгий час.
Що робили вчені?
Вчені виростили мозкові органоїди та протягом 20 місяців дослідження стежили за змінами, що з ними відбуваються. Періодично деякі клітини з органоїдів вилучали, щоб провести генетичний аналіз клітин та виявити, які процеси переважають у них і на якій стадії розвитку вони перебувають.
Дослідники зазначають, що вже на 250-300 дні життя органоїдів, тобто приблизно на 9 місяці, експресія генів клітин органоїдів нагадувала таку в мозкових клітинах новонароджених дітей. Після цього часу у них можна простежити активність, подібну до такої в мозку дітей. Тобто моделі мозку слідують за певним внутрішнім годинником, що повторює розвиток людського мозку.
Що це означає?
Мова не йде про те, що органоїди мозку можна порівняти зі справжнім мозком новонароджених. Усе ж, це не точні копії органу, і вони також мають відмінності у функціонуванні між справжніми, зокрема, в електричній активності та наявності судин, деяких клітин тощо.
Відкриттям цієї роботи є те, що вчені показали можливість розвитку клітин в мозкових органоїдів до більш зрілого стану. До цього часу вважали, що клітини мозкових органоїдів застрягають на певному етапі розвитку, аналогічному ембріональному. Тож їхнє застосування для вивчення таких хвороб дорослих, як шизофренія чи деменція, вважалося обмеженим. Але ці результати дають надію, що зрілість клітин органоїдів можна просунути ще далі, що дасть можливість ще краще вивчати хвороби дорослих.
Органоїди мозку допомагають вивчити розвиток не тільки нашого мозку, а й інших людей, навіть вимерлих. Американські вчені виростили мозкові органоїди, які завдяки генній інженерії зробили подібними на неандертальські та денисівські.