Выращенный в Гарварде «мини-мозг» прожил шесть лет и полностью повторил развитие человека

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Ученые Гарвардского университета вырастили в пробирке миниатюрные копии человеческого мозга — органоиды, — которые непрерывно развивались почти шесть лет. Это самый длительный срок наблюдения за подобными структурами за всю историю их изучения: большинство прежних экспериментов ограничивались несколькими неделями или месяцами. Результаты исследования, которым руководила нейробиолог Паола Арлотта, опубликованы в журнале Nature.

Автор: Google Источник: gemini.google.com

Органоиды выращивают из стволовых клеток человека: под воздействием определенных сигналов они самостоятельно организуются в трехмерные структуры, повторяющие строение коры головного мозга. Команда Арлотты культивировала такие образцы более пяти лет, а часть из них продолжала расти и после завершения исследования. С помощью секвенирования РНК на уровне отдельных клеток ученые изучили 26 органоидов, собранных в возрасте от шести месяцев до четырех лет, и объединили эти данные с результатами более ранних наблюдений за структурами возрастом от 15 дней до полугода. В общей сложности анализу подверглись данные о более чем 257 тысячах клеток.

Выяснилось, что органоиды проходят те же стадии развития и в том же темпе, что и мозг человека в естественных условиях. Изменения в структурах возрастом от 15 дней до двух месяцев соответствовали процессам, происходящим в мозге плода на ранних сроках. Признаки, характерные для органоидов трех-шести месяцев, совпадали с изменениями мозга во втором триместре беременности, а спустя год культивирования картина экспрессии генов приближалась к той, что наблюдается у новорожденных. Чтобы проверить, насколько развитие органоидов соответствует естественному, ученые применили метод оценки биологического возраста по химическим изменениям в ДНК — так называемые эпигенетические часы. Эти модели заранее обучены на данных о реальных людях разного возраста и умеют по состоянию клетки определять, на каком этапе развития или старения она находится. Проверка показала: биологический возраст клеток органоида совпадал с тем, сколько времени они на самом деле провели в культуре, — то есть развитие шло в реальном, а не ускоренном или случайном темпе.

На снимке продемонстрированы различные функциональные зоны церебрального органоида — лабораторного аналога мозга, выращенного учеными.
На снимке продемонстрированы различные функциональные зоны церебрального органоида — лабораторного аналога мозга, выращенного учеными.
Автор: Ирен Фаравелли Источник: www.nature.com

Еще одним важным открытием стало то, что клетки-предшественники в «старых» органоидах сохраняют своего рода клеточную память о пройденном пути развития. Они способны формировать более поздние типы клеток напрямую, не повторяя ранние этапы созревания, — подобно тому, как если бы клетка «помнила», сколько времени уже прошло. Исследователи также зафиксировали появление признаков старения на клеточном уровне, включая миелинизацию — процесс формирования защитной оболочки вокруг отростков нейронов.

При этом со временем в органоидах наблюдалось постепенное снижение числа зрелых нейронов, отвечающих за ключевые функции мозга. Чтобы замедлить этот процесс, ученые разработали новую питательную среду, поддерживающую спонтанную электрическую активность клеток: регулярная стимуляция помогала нейронам дольше оставаться жизнеспособными.

Хронология созревания мини-органов: как выращенные в лаборатории органоиды меняются и развиваются с течением времени.
Хронология созревания мини-органов: как выращенные в лаборатории органоиды меняются и развиваются с течением времени.
Автор: Фаравелли и др. Источник: www.nature.com

Важно отметить, что постнатальный период созревания человеческого мозга — один из наименее изученных из-за практической недоступности живой ткани для прямого исследования. Долгоживущие органоиды дают возможность моделировать эти процессы в лаборатории на протяжении лет, а не недель. По мнению авторов работы, такие модели могут быть использованы для изучения того, как формируются и развиваются нейродефицитарные расстройства, в том числе аутизм, а также для тестирования потенциальных методов терапии.

Источник: harvard.edu

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему ученые не смогут воскресить древних животных: кого на самом деле вывели в Colossal под видом ужасного волка

В 2025 году американская биотехнологическая компания Colossal Biosciences объявила о том, что ей удалось возродить ужасного волка (Aenocyon dirus). Этот крупный хищник обитал на территории Северной...

Как вырастить лес в каменной пустыне: 180-летний эксперимент на острове Вознесения и его последствия

В 1836 году молодой английский ученый Чарльз Дарвин во время кругосветного плавания высадился на острове Вознесения в южной части Атлантического океана. Перед ним лежал участок суши площадью 88 км²...

Почему в одной комнате одни кутаются в теплые вещи, а другим жарко: ученые нашли причину в рецепторах кожи

В повседневной жизни легко заметить, что мужчины и женщины по-разному оценивают температуру в одном и том же помещении. Статистические опросы и замеры в офисах показывают устойчивую разницу в...

✦ ИИ  Разбор городского дизайна Рыбинска: как стилизованные вывески меняют улицу

У Рыбинска есть редкая для городского путеводителя особенность: знакомство с ним можно начать с букв. На Крестовой улице взгляд цепляется за вывески, затем переходит к фасадам, а потом —...

Лысый ибис: почему редкую птицу пришлось учить дороге на юг с помощью летательного аппарата

Над полями летит небольшой аппарат с мотором. Рядом держится стая тёмных птиц с длинными изогнутыми клювами. Они не преследуют машину и не случайно оказались поблизости: в ней сидит человек,...

Зебровые мидии попали в Великие озёра с балластной водой — вода стала прозрачнее, а трубы начали зарастать раковинами

В конце 1980-х на дне озера Сент-Клэр между озёрами Гурон и Эри обнаружили небольшого моллюска с полосатой раковиной. Зебровая мидия Dreissena polymorpha была хорошо известна в Европе, но в...