Мозг в пробирке

В моей лаборатории работа над созданием органоидов началась в 2012 г., когда Мэдлин Ланкастер (Madeline Lancaster) придумала способ воспроизвести «в пробирке» основные процессы развития мозга, происходящие у человеческого зародыша в течение первых десяти недель. Мы использовали человеческие стволовые клетки, обладающие замечательным свойством плюрипотентности. Плюрипотентные стволовые клетки — это однотипные клетки, характерные для эмбриона на ранних сроках. При соблюдении определенных условий из них можно получить любой тип тканей: нервную, мышечную, кровь, костную ткань или любую другую. У плода такие клетки сохраняют плю-рипотентность всего несколько дней. Но, работая с культурой клеток в лаборатории, исследователи могут поддерживать их в этом состоянии, а потом получать из них любой нужный тип клеток.

Для начала мы поместили клетки в жидкость, содержащую все вещества, необходимые для выращивания нейроэктодермы — той части плода, из которой потом формируется нервная система. Когда клетки образовали шар, называемый «эм-бриоидное тельце», мы поместили его в удивительную субстанцию — матригель. Данный гель получают с помощью культуры клеток, выделенных из опухоли хрящевой ткани мыши, и он похож на мембрану, на которой располагаются клетки у плода. Матригель в изобилии содержит факторы, которые одновременно стимулируют клетки делиться и не дают им погибнуть, обеспечивая достаточно жесткий каркас, чтобы удерживать клетки, но и в меру гибкий, чтобы клетки могли его преобразовывать и в свою очередь сами изменять свою форму.

Эксперименты привели к поразительным результатам. После того как эмбриоидные тельца были оставлены в геле, они выросли в трехмерные белые шарики из ткани, похожей на эмбриональный человеческий мозг. Под воздействием соответствующих химических сигналов, запускающих развитие мозга у плода, стволовые клетки образуют точную копию конечного мозга человека — области, отвечающей за высшие психические функции. Он состоит из коры (крупной складчатой внешней структуры) и сосудистого сплетения желудочков мозга (там образуется спинномозговая жидкость). Кроме того, мы обнаружили другие структуры, которые в процессе развития мозга руководят миграцией клеток. Такую функцию выполняют медиальный и латеральный ганглиозные бугорки, участвующие в образовании тормозных клеток (интернейронов) и гиппокампа.

Клетки в растущем органоиде располагаются так же, как в мозге восьми-десятинедельного человеческого плода. В некоторых случаях у органоидов даже вырастают маленькие глазные бокалы — вогнутости в ткани, содержащей пигменты, так бывает, когда начинает формироваться человеческий глаз. Клетки делятся, и образуются разные виды нейронов, такие же как в мозге эмбриона. От нервных клеток идут аксоны — длинные «провода», создающие контакты с другими нейронами и образующие активную нервную сеть. Перед тем как сформируется сеть, нейроны мигрируют из одного места в другое, в основном таким же образом, как они перемещаются в мозге плода. Соответственно, можно выяснить, что произойдет, если нейроны окажутся в неправильном месте, как это часто бывает при психических заболеваниях.

Добавить комментарий

Comment
Name*
Mail*
Website*