В биореакторе вырастили подобие мозга

Австрийским ученым впервые удалось вырастить из стволовых клеток напоминающие мозг «органоиды» нервной ткани, в которых нейроны формируют различные группы и взаимодействуют между собой. Работа опубликована вNature, ей также посвящена редакционная статья, а краткое содержание исследования можно прочитать в новостной заметке.

В качестве исходного материала ученые использовали обычные человеческие эмбриональные стволовые клетки и индуцированные стволовые клетки (iPS), полученные из клеток кожи с помощью изменения их программы развития. Клетки сначала выращивали на синтетической гелевой подложке, а затем переносили во вращающийся биореактор, где они созревали и дифференцировались.

Получившиеся сгустки нервной ткани размером около четырех миллиметров получили наименование «органоидов», так как их нельзя было назвать полноценными органами (эти «органоиды» не следует путать с внутриклеточными органоидами вроде митохондрий или аппарата Гольджи). Тем не менее, нервные сгустки имели довольно сложное строение и демонстрировали некоторые свойства настоящего мозга. Нервная ткань в них на микроуровне была организована в слои, напоминающие кору мозга. Разные пространственно удаленные отделы «органоида» взаимодействовали друг с другом. Кроме того, во время созревания нейроны мигрировали из одних отделов «органоида» в другие — точно так же, как это происходит во время формирования нормального мозга.

В отличие от нормального мозга, «ограноиды» в крупном масштабе имели неправильную, случайную структуру. Кроме того, они не содержали кровеносных сосудов, что сильно ограничивало их размер. Даже у сгустков ткани диаметром всего в пару миллиметров внутренние клетки страдали от недостатка кислорода.

Ученые показали, что такие искусственные «органоиды» могут пригодиться при изучении врожденных нарушений развития. Авторам удалось вырастить сгусток нервной ткани из индуцированных стволовых клеток, которые были получены из перепрограммированных клеток кожи человека с микроцефалией. Как показал гистологический анализ, полученный органоид содержал аномально высокое число дифференцированных нейронов. Это, по словам авторов, может говорить о том, что аномалия развития связана с ускоренным созреванием нервных клеток у таких пациентов.

Стволовыми называются клетки, способные превращаться в клетки различных зрелых типов. В последнее время стволовые клетки используются для выращивания все более сложных органов. Так, из эмбриональных и индуцированных стволовых клеток за несколько последних лет удалось вырастить искусственный мочевой пузырь, почку, печень, а недавно на их основе (с использованием бесклеточного матрикса) удалось создать сердце.