Ученые только что вырастили первый в истории «мини-мозг» из клеток нескольких людей

Впервые за всю историю науки исследователям удалось «произвести на свет» 3D-модели человеческого мозга с использованием клеток сразу нескольких людей.

Это настоящий прорыв!

Инновационные гибридные системы ученые назвали «химероидами». Скорее всего, такая аналогия связана с Химерой, персонажем древнегреческой мифологии, которая также состояла сразу из нескольких животных. Новый мини-мозг является разновидностью органоидов мозга — крошечных трехмерных моделей, которые имитируют структуру и функции мозга в натуральную величину.



С точки зрения биологии человека, выращенные системы куда более ценны, если сравнивать их с 2D-моделями или лабораторными мышами. Ученые уверены, что их мини-мозг значительно ускорит исследование и разработку лекарств. Гибридная система создавалась, в первую очередь, для того, чтобы понять, как будут реагировать разные люди на фармакологические препараты до начала клинических испытаний.

До этого момента органоиды мозга, как правило, генерировали из клеток, изъятых лишь у одного донора. Такая единичность биоматериала означала, что выращенные органоиды не могли показать генетическую изменчивость, существующую между разными людьми. Та, в свою очередь, значительно влияет на развитие человеческого мозга и его реакцию на применение лекарств.

Создание химероидов помогает устранить эту очень серьезную проблему. Во всяком случае, ученые Гарвардского университета, которые провели исследование и опубликовали статью о нем в научном журнале Nature 26 июня 2024 года, уверены в этом. Они говорят, что выращенная ими «деревня в тарелке» просто незаменима на ранних стадиях тестирования лекарственных препаратов.

Точная копия мозга

До этого исследователям удавалось вырастить из стволовых клеток листовые образцы мозга, но это были всего лишь двухмерные модели, недостаточные для полноценных испытаний лекарств. Теперь же, с появлением по-настоящему трехмерного мини-мозга, дела у фармакологов пойдут значительно лучше, быстрее и надежнее.


— Апарна Бхадури, биохимик, Калифорнийский университет, США.

Для создания химероидов ученые использовали стволовые клетки пяти добровольцев. Органоиды каждого человека были выращены в отдельных лабораторных емкостях. Для того, тобы развитие происходило максимально быстро, исследователи использовали химические вещества, ускоряющие рост.

После выросшие органоиды были разорваны на части и перемешаны таким образом, чтобы в каждом химероиде находилось равное количество клеток от каждого из пяти человек. Такая пропорция гарантировала максимально точную и полноценную реакцию на исследуемые лекарства.

Спустя три месяца химероиды достигли диаметра 3-5 мм. Ученые радовались, потому что выращенные ими мини-версии мозга имели в своем составе абсолютно все типы клеток, которые содержатся в коре, самом внешнем его слое.

В экспериментах ученые имитировали внутриутробное развитие плода. Поэтому исследовательская команда воздействовала на выращенных химероидов двумя нейротоксичными веществами. Первым был этанол (этиловый спирт, на основании которого делаются абсолютно все алкогольные напитки). Известно, что этанол напрямую связан с целым букетом заболеваний алкогольного спектра у еще не родившихся детей.

Вторым примененным веществом стала вальпроевая кислота, которую прописывают как противоэпилептический препарат. У этого химического вещества отмечена масса негативных побочных эффектов, в том числе значительное увеличение риска врожденных дефектов.

Много новых хороших лекарств

В ходе опытов было замечено, что клетки, полученные от разных добровольцев, демонстрировали непохожую друг на друга реакцию на вышеописанные препараты. Например, у клеток от одного донора используемые вещества серьезно замедляли рост. Клетки же другого добровольца замедлялись в развитии не столь значительно.



Ученые говорят, что в теории (да и на практике тоже) мозговые гибридные структуры способны оказать помощь в определении, как больные будут проявлять реакцию на лечебные препараты. Отметим, первичные выводы по лекарствам можно будет сделать до того, как вещества пойдут на тесты во время официальных клинических испытаний.

Затем химероиды, скорее всего, будут разделены на группы, отвечающие за определенные методики лечения.


— Паола Арлотта, профессор стволовых клеток и регенеративной биологии, Гарвардский университет, США.