Мини-мозги — крошечные, трехмерные культуры тканей, которые имитируют реальные органы. Ученые выращивают их из стволовых клеток, которые имеют потенциал созреть в любую клетку в организме. Выращивание мини-мозгов позволяет ученым заглянуть в то, как развиваются органы и получить ценную информацию о том, как органы могут реагировать на определенные лекарства или лечение.
Существуют два типа стволовых клеток: взрослые стволовые клетки и эмбриональные стволовые клетки. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC) — это тип взрослых стволовых клеток, которые не берутся из человеческих эмбрионов. Вместо этого iPSC берутся из взрослых человеческих клеток, обычно из образца кожи или крови, и преобразуются в эмбриональное состояние. Вместо того чтобы оставаться кожной или кровяной клеткой, эти iPSC клетки теперь могут развиваться в любую клетку в организме.
Предыдущие работы по разработке органоидов показали наличие клеток сетчатки, но они не развили оптические структуры, поэтому команда изменила свои протоколы. Они не пытались форсировать развитие чисто нервных клеток на ранних стадиях нейральной дифференцировки и добавляли ацетат ретинола в культуральную среду в качестве вспомогательного средства для развития глаз.
Команда исследователей из Университета Дюссельдорфа под руководством Джея Гопалакришнана решила вырастить оптические чашечки как интегрированную часть мозговых органоидов. Это позволило ученым наблюдать, как два типа тканей могут расти вместе, а не просто выращивать оптические структуры в изоляции.
Ученые изменили метод, используемый для превращения стволовых клеток в нейральную ткань, чтобы создать мозговые органоиды с оптическими чашечками. После того как клетки развились в мини-мозги, оптические чашечки образовались через 30 дней и полностью созрели через 50 дней. Сроки совпадали с развитием глаза в человеческом эмбрионе.
Наша работа подчеркивает замечательную способность органоидов мозга генерировать примитивные сенсорные структуры, чувствительные к свету и содержащие типы клеток, аналогичные тем, которые обнаружены в организме. Эти органоиды могут помочь изучать взаимодействие мозга и глаз во время развития эмбриона, моделировать врожденные заболевания сетчатки и генерировать специфичные для пациента типы клеток сетчатки для персонализированного тестирования лекарств и трансплантационной терапии
— нейробиолог Джей Гопалакришнан из университетской больницы Дюссельдорфа в Германии.
Выращенные из стволовых клеток человека ткани можно использовать для восстановления поврежденных участков мозга взрослых животных и, возможно, в будущем, людей. Травмы и болезни головного мозга могут приводить к обширным повреждениям нервной ткани, которая отвечает за зрение. Это может привести к потере или ухудшению зрения, а также к другим нарушениям, таким как слепота, дислексия, афазия и агнозия. Мини-мозги с глазами могут помочь исследовать эти состояния и разработать новые способы лечения и восстановления зрительной функции.
Выращивание мини-мозгов с глазами также ставит перед учеными этические вопросы. Например, насколько сложными и сознательными являются эти органоиды? Могут ли они испытывать боль или страдание? Имеют ли они права и достоинство, которые должны быть уважены? Какие границы и регуляции должны быть установлены для их использования и уничтожения? Эти и другие вопросы требуют серьезного обсуждения и ответственности со стороны научного сообщества и общества в целом.
Таким образом, выращивание мини-мозгов с глазами — удивительное достижение науки, которое открывает новые возможности для изучения развития и функционирования глаза, а также для лечения заболеваний глаз. Однако этот прогресс также несет в себе риски и вызовы, которые требуют этического и юридического регулирования.
