Используя стволовые клетки, ученые создают мини-мозг, у которого выросли «глаза»

Немецкие биологи вырастили в лаборатории органоиды мозга с зачатками глаза, реагирующими на свет. Исследователи рассказали о своих достижениях в Стволовых клетках. В будущем такие мини-глазки можно будет использовать для изучения офтальмологических заболеваний, а также для тестирования лекарств.

Все, что вам нужно знать об органоидах мозга и их важности для науки

Модели in vitro

Успешное создание in vitro моделей органов человека открывает новые возможности для изучения их работы и болезней. Это особенно верно для мозга — в конце концов, большинство неврологических исследований проводится на мозге мышей, а это совсем другая история.

Что такое органоиды мозга?

Миниатюрные церебральные модели, созданные in vitro, называются органоидами мозга. Они выращиваются из плюрипотентных стволовых клеток в среде, имитирующей естественную среду развивающегося мозга. Клетки дифференцируются, и в результате получается органоид мозга размером с горошину.

Предыдущие достижения

Например, в 2013 году исследователи из Института молекулярной биотехнологии Австрийской академии наук опубликовали статья описание выращивания «миниатюрного мозга» в биореакторе из двух типов стволовых клеток, которое имитирует структуру всего человеческого мозга.

Зоны органоидов

Разные зоны органоидов соответствовали разным частям мозга: заднему, среднему и переднему, а «передний мозг» даже демонстрировал дальнейшую дифференциацию на доли («полушария»).

Размер и активность

Важно отметить, что в этом мини-мозге, размер которого также не превышал нескольких миллиметров, ученые наблюдали признаки активности, в частности, колебания концентрации кальция внутри нейронов, которые служат индикатором их возбуждения.

Новые шаги

Эмбриологи Университетской клиники Дюссельдорфа под руководством Джея Гопалакришнана сделали новый шаг в создании органоидов мозга. Они вырастили не только модель человеческого мозга, но и глазные пузыри на ней — зачатки будущих глаз. Последние начали спонтанно развиваться с 30-го дня и через два месяца приняли окончательную форму.

Полученные результаты

В полученных глазных пузырьках были обнаружены эпителиальные клетки роговицы и пигментный эпителий сетчатки, и, что наиболее важно, они генерировали нервный импульс.

Ответ на свет

Клетки глазных пузырей реагировали на свет электрической активностью, и реакция была дозозависимой: свет при 200000 миллилюкс вызывал более сильный ответ, чем 2000 миллилюкс света (p <0,00001).

Будущие исследования

Выращенные в лаборатории мочевые пузыри могут помочь в изучении наследственных заболеваний глаз, а также в тестировании на наркотики. В будущем ученым придется работать над увеличением продолжительности жизни полученных органоидов мозга, чтобы их можно было использовать в исследованиях.

Подобные достижения

Биологи выращивают органоиды не только мозга, но и сердца из стволовых клеток. Недавно американские ученым удалось вырастить мини-сердце, в котором сформировались все основные типы сердечных клеток, а также структуры, похожие на коронарные сосуды и камеры сердца.