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 »)

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Канадское озеро разделили пластиковой стеной и удобряли две половины по-разному — одна из них позеленела за один сезон

В 1973 году в небольшом озере на северо-западе канадской провинции Онтарио появилась странная конструкция. Через узкую перемычку между двумя его чашами протянули непроницаемую пластиковую завесу,...

Почему большие колонки исчезают из квартир, хотя хороший звук стал доступнее

Ещё лет тридцать назад две большие колонки в гостиной никого не удивляли. Между ними стоял усилитель, магнитофон или проигрыватель пластинок. Аппаратура занимала немало места, провода тянулись за...

Почему для записи на многих магнитофонах нажимали сразу две кнопки — REC и PLAY

Чтобы послушать кассету, достаточно было нажать PLAY. Но для записи песни с радио на многих магнитофонах требовалось утопить сразу две соседние клавиши — REC и PLAY. По названиям...

Оптический контроль инерции: как логика магнитофона «Электроника ТА1-003» спасала тонкий лавсан

Стационарный катушечный магнитофон высшей группы сложности «Электроника ТА1-003» пошел в серию в 1979 году на фрязинском заводе «Рений», а в 1980 году сборку развернули на мощностях кировского...

Паровые земснаряды в пустыне: как прокладывали Суэцкий канал в XIX веке

В первые годы строительства Суэцкого канала главный инструмент выглядел совсем не как машина индустриального века. Тысячи египетских рабочих стояли в песке и мелкой воде с кирками, корзинами и...

Кто такой хонорик и почему его мех, который в СССР чуть не стал альтернативой соболю, больше не используют


В конце 1970-х годов советская меховая промышленность активно искала новые источники качественной пушнины. Соболь оставался эталоном красоты и престижа, но его разведение и добыча были ограничены....