Фото: topblognews.ru

Искусственно выращенные «мини-мозги» без животных компонентов открыли новые возможности

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

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Ученые доказали связь между креативностью и реакцией мозга на особые стимулы

226 Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре обнаружили, что люди с высоким уровнем креативности реагируют …