Удалось вырастить минимозг из клеток человека без использования животных компонентов
Минимозг вырос за семь месяцев до состояния модели, на которой можно испытывать и подбирать индивидуальные лекарства для больных Альцгемером.
Исследователи Мичиганского университета разработали метод получения искусственно выращенных миниатюрных мозгов — органоидов человеческого мозга, не содержащих клеток животных. Это может значительно улучшить методы изучения и, в конечном счете, лечения нейродегенеративных заболеваний.
За последнее десятилетие исследований неврологических заболеваний ученые изучили возможность использования органоидов человеческого мозга в качестве альтернативы мышиным моделям. Эти самособирающиеся трехмерные 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 сети белков и молекул, придающих структуру клеткам органоидов мозга, так называемых внеклеточных матриц, часто использовалось вещество, получаемое из клеток саркомы мыши, называемое матригелем. Этот метод имеет существенные недостатки: относительно неопределенный состав и вариабельность от партии к партии.
Последнее исследование Университета Мичигана, предлагает решение, позволяющее преодолеть недостатки матригеля. Исследователи создали новый метод культивирования, использующий разработанный внеклеточный матрикс для органоидов человеческого мозга без присутствия животных компонентов, и усилили нейрогенез органоидов мозга по сравнению с предыдущими исследованиями.
«Этот прогресс в разработке органоидов человеческого мозга, не содержащих животных компонентов, позволит значительно продвинуться в понимании биологии нейроразвития», — говорит старший автор работы Йорг Лаханн. - «Ученые долгое время боролись за перенос результатов исследований на животных в клиническую практику, и этот новый метод облегчит путь трансляционных исследований из лаборатории в клинику».
Основой внеклеточных матриц органоидов мозга, созданных группой исследователей, был человеческий фибронектин — белок, который служит родной структурой для прилипания, дифференцировки и созревания стволовых клеток. Они поддерживались высокопористым полимерным каркасом.
Органоиды культивировались в течение нескольких месяцев, пока сотрудники лаборатории не могли войти в здание из-за пандемии COVID 19. Когда они наконец смогли увидеть результат, исследователи обнаружили, что в органоидах мозга вырабатывается спинномозговая жидкость — прозрачная жидкость, которая течет вокруг здорового головного и спинного мозга. Эта жидкость более точно соответствовала спинномозговой жидкости взрослого человека, чем в исследованиях органоидов мозга человека, созданных в матригеле.
Почти как в утробе матери
«Когда наш мозг развивается естественным образом в утробе матери, он, конечно, не растет на ложе из внеклеточного матрикса, созданного раковыми клетками мыши», — говорит первый автор работы Айше Муньис. - «Поместив клетки в сконструированную нишу, более похожую на их естественную среду обитания, мы ожидали, что будем наблюдать различия в развитии органоидов, более точно имитирующие то, что мы видим в природе».
По словам соавтора Евы Фельдман успех этих органоидов человеческого мозга, не содержащих животных компоненотов, открывает возможности для перепрограммирования клеток, полученных от пациентов с нейродегенеративными заболеваниями: «Существует возможность взять стволовые клетки у пациента с таким заболеванием, как болезнь Альцгеймера, и, по сути, создать аватарный мини-мозг этого пациента для изучения возможных методов лечения или моделирования развития болезни. Эти модели создадут еще одну возможность для прогнозирования заболевания и изучения лечения на индивидуальном уровне для заболеваний, которые часто сильно различаются у разных людей».