Учени са отгледали уникален органоид, който имитира целия мозък

Изследователи от университета „Джонс Хопкинс“ са отгледали уникален органоид на човешки мозък, съдържащ нервна тъкан и рудиментарни кръвоносни съдове. Разработката може да бъде пробив в изучаването на невропсихиатрични разстройства като аутизма.

„Създадохме органоид от следващо поколение“, каза водещият автор Ани Катурия, доцент в катедрата по биомедицинско инженерство на JHU, която изучава развитието на мозъка и невропсихиатричните заболявания. „Обикновено изследванията създават органоиди, които представляват само една част от мозъка – кората, задния мозък или средния мозък. Успяхме да развием рудиментарен органоид на целия мозък, който наричаме многорегионален мозъчен органоид (MRBO).“

Работата, публикувана в списанието Advanced Science, е един от първите случаи, в които учените са създали органоид, който включва тъкан от всички основни мозъчни региони, взаимодействащи помежду си. Това е особено важно за изучаване на заболявания, които засягат целия мозък, като шизофрения или аутизъм. Досега подобни изследвания са провеждани главно върху животински модели.

За да отгледат MRBO, екипът на Катурия първо култивира невронни клетки от различни части на мозъка, както и рудиментарни кръвоносни съдове, в отделни блюда. След това те свързват тези части, използвайки специални „лепилни“ протеини, позволявайки на тъканите да растат заедно и да комуникират. С нарастването на органоида започват да се появяват електрически сигнали, което показва активност на невронната мрежа.

Създаденият органоид включва широк спектър от невронни клетки, подобни на тези в мозъка на човешки ембрион на 40-ия ден от развитието. Създадената в лаборатория мини-мозъчна структура успява да възпроизведе приблизително 80% от клетъчните типове, характерни за ранния етап от развитието на човешкия мозък.

Въпреки че MRBO е значително по-малък от реалния мозък (около 6-7 милиона неврона спрямо десетки милиарди при възрастен), той предоставя уникална платформа за изучаване на развитието на мозъка като цяло.

Органоидът също така показва ранна форма на кръвно-мозъчната бариера, слой от клетки, който контролира преминаването на вещества в мозъка.

„Ако искаме да разберем невроразвойните разстройства или психиатричните заболявания, трябва да работим с човешки клетки. Но не мога просто да помоля някого да ми „заеме“ мозъка си, за да изуча аутизма“, обяснява Катурия. „Органоидите от целия мозък ни позволяват да наблюдаваме прогресията на заболяването в реално време, да тестваме лечения и дори да разработваме персонализирани терапии.“

Учените отбелязват, че използването на такива органоиди за тестване на нови лекарства би могло да подобри ефективността на клиничните изпитвания. Днес от 85% до 90% от лекарствата се провалят във фаза I на изпитвания върху хора, а за невропсихиатричните лекарства процентът на неуспех е дори по-висок - до 96%. Това е така, защото животинските модели се използват предимно в ранните етапи на разработване, докато MRBO по-добре възпроизвежда развитието на човешкия мозък и може да служи като по-точен модел.

„Шизофренията, аутизмът и болестта на Алцхаймер засягат целия мозък, а не само специфични региони“, казва Катурия. „Ако можем да разберем какво не е наред в най-ранните етапи на развитие, можем да намерим нови цели за терапия и разработване на лекарства. Можем да тестваме лекарства директно в тези органоиди и да оценим тяхната ефективност, преди да достигнат до клинични изпитвания върху хора.“