Похожие статьи
Исследователи из Мичиганского университета разработали метод получения искусственно выращенных миниатюрных мозгов— называемых органоидами человеческого мозга, без животных клеток, что может значительно улучшить методы изучения нейродегенеративных состояний и, в конечном счете, лечения.
За последнее десятилетие исследований неврологических заболеваний ученые изучили использование органоидов человеческого мозга в качестве альтернативы мышиным моделям. Эти самособранные 3D-ткани, полученные из эмбриональных или плюрипотентных стволовых клеток, более точно моделируют сложную структуру мозга по сравнению с обычными двумерными культурами.
До сих пор для создания инженерной сети белков и молекул, которые придают структуру клеткам органоидов мозга, известных как внеклеточные матрицы, часто использовалось вещество, полученное из сарком мыши, называемое Matrigel. Этот метод имеет существенные недостатки, связанные с относительно неопределенным составом и вариабельностью от партии к партии.
Последнее исследование U-M, опубликованное в Annals of Clinical and Translational Neurology, предлагает решение для преодоления недостатков Matrigel. Специалисты создали новый метод культивирования, который использует искусственный внеклеточный матрикс для органоидов человеческого мозга — без присутствия компонентов животного происхождения – и улучшил нейрогенез органоидов мозга по сравнению с предыдущими исследованиями.
“Этот прогресс в разработке органоидов человеческого мозга, свободных от компонентов животного происхождения, позволит добиться значительных успехов в понимании биологии развития нервной системы”, — отмечает старший автор Йорг Лаханн, доктор философии, директор Института биоинтерфейсов U-M и профессор химической инженерии Вольфганга Паули в U-M.
Основополагающие внеклеточные матрицы органоидов мозга исследовательской группы состояли из человеческого фибронектина, белка, который служит естественной структурой для прикрепления, дифференцировки и созревания стволовых клеток. Они поддерживались высокопористым полимерным каркасом.
Органоиды культивировались в течение нескольких месяцев, в то время как сотрудники лаборатории не могли войти в здание из-за пандемии COVID 19.
Используя протеомику, исследователи обнаружили, что их мозговые органоиды вырабатывают спинномозговую жидкость, прозрачную жидкость, которая течет вокруг здорового головного и спинного мозга. Эта жидкость более точно соответствовала ликвору взрослого человека по сравнению с эпохальным исследованием органоидов человеческого мозга, разработанным в Matrigel.
“Когда наш мозг естественным образом развивается внутриутробно, он, конечно, не растет на слое внеклеточного матрикса, продуцируемого раковыми клетками мыши”, — сказала первый автор Айше Муньиз, доктор философии, которая на момент написания работы была аспиранткой Программы макромолекулярной науки и инженерии U-M. — Поместив клетки в сконструированную нишу, более похожую на их естественную среду, мы предсказали, что будем наблюдать различия в развитии органоидов, которые более точно имитируют то, что мы видим в природе”.
Успех этих органоидов человеческого мозга, не содержащих ксеногенных соединений, открывает возможности для перепрограммирования клетками пациентов с нейродегенеративными заболеваниями, говорит соавтор Ева Фельдман, доктор медицинских наук, Ph.D., директор Центра передового опыта ALS в U-M и Джеймс У. Альберс, заслуженный профессор неврологии в медицинской школе U-M.
“Существует возможность взять стволовые клетки у пациента с таким заболеванием, как ALS или болезнь Альцгеймера, и, по сути, создать аватар мини-мозга этого пациента, чтобы исследовать возможные методы лечения или смоделировать, как будет прогрессировать их болезнь, — делится Фельдман. — Эти модели создали еще один способ прогнозирования заболеваний и изучения персонализированного лечения состояний, которые часто сильно различаются у разных людей”.
Эксклюзивный перевод
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.
