Medical card
A bad doctor treats the disease, a good doctor treats the cause of the disease.
  • гепатит
  • Недели беременности

    Беременность по неделям

  • Сколько живут с диагнозом рак
  • Как рыбий жир может уменьшить воспаление

Ученые разрабатывают органоиды головного мозга со сложной нервной активностью

2020-09-10 12:11:35

Исследователи из Центра регенеративной медицины и исследований стволовых клеток Эли и Эдит Брод в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе разработали органоиды мозга - трехмерные мозговые структуры, выращенные из человеческих стволовых клеток, которые демонстрируют организованные волны активности, аналогичные тем, которые обнаруживаются в мозге живого человека.


Затем, изучая органоиды, выращенные из стволовых клеток, полученных от пациентов с неврологическим расстройством синдромом Ретта, ученые смогли наблюдать паттерны электрической активности, напоминающие судороги, что является признаком этого состояния.


Исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature Neuroscience , расширяет список состояний мозга, которые могут быть изучены с помощью органоидов, и дополнительно иллюстрирует ценность этих основанных на клетках человека моделей для исследования основных причин заболеваний и тестирования потенциальных методов лечения.


«Эта работа демонстрирует, что мы можем создавать органоиды, которые напоминают настоящую ткань человеческого мозга и могут быть использованы для точного воспроизведения определенных функций человеческого мозга и болезней», - сказал Беннетт Нович, член Исследовательского центра широких стволовых клеток и старший автор исследования. учиться.


За последнее десятилетие исследователи обнаружили, как брать клетки из тела человека, такие как клетки кожи или крови , уговаривать их в лаборатории превращаться в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки или iPS-клетки, а затем направлять эти клетки на формирование любого типа клетка, обнаруженная в организме, включая нейроны. Ученые теперь могут даже стимулировать iPS-клетки к объединению в трехмерные формы, создавая органоиды, которые больше похожи на миниатюрные человеческие органы, чем на клетки на плоской тарелке.


Этот прогресс позволил ученым изучить, как клетки одного человека могут отличаться от нормы, и провести эксперименты, которые невозможны на живых людях, - манипулировать генетикой почечных клеток или использовать органоиды легких для изучения того, как COVID-19 заражает. и, например, повреждает легкие.


Однако когда дело доходит до человеческого мозга, создание органоида , имитирующего структурную сложность органа, является особенно сложной задачей. Заставить клетки организоваться, как в человеческом мозге, - это всего лишь часть битвы.


Клетки также должны соединяться друг с другом и функционировать, как нейроны в человеческом мозгу. Здоровые клетки мозга человека не только посылают электрические сигналы по всему мозгу в ответ на стимулы, но также имеют скоординированные волны активности, называемые нервными колебаниями или мозговыми волнами. Отчетливые паттерны мозговых волн связаны с определенными видами деятельности - например, обучением или сном - и отклонения в этих паттернах могут указывать на болезнь.


«Многие неврологические заболевания могут иметь ужасные симптомы, но физически мозг выглядит нормально», - сказал доктор Ранмал Самарасингхе, член Исследовательского центра широких стволовых клеток и первый автор статьи. «Поэтому, чтобы иметь возможность искать ответы на вопросы об этих заболеваниях, очень важно, чтобы с помощью органоидов мы могли моделировать не только структуру мозга, но и его функции».


После получения партии органоидов мозга, полученных из клеток кожи здоровых людей, Нович, Самарасингхе и его коллеги из Исследовательского центра интеллектуальных и порочных нарушений Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе использовали два разных подхода для изучения паттернов электрической активности внутри них. каждый органоид для измерения активности мозга, другой наблюдает за клетками мозга в действии под микроскопом.


Некоторая информация, которую они собрали, была сродни той, которую ученые обычно находили при сканировании мозга, называемой электроэнцефалограммой или ЭЭГ. Анализ показал несколько видов нейронных колебаний.


«Я не предполагал, какой диапазон колебаний мы увидим», - сказал Нович, который также является профессором нейробиологии Этель Шейбель из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «Узнав, как контролировать, какие модели колебаний проявляет органоид, мы сможем в конечном итоге смоделировать различные состояния мозга».


Затем команда разработала органоиды мозга, используя клетки людей с синдромом Ретта, генетическим заболеванием, связанным с задержкой в ​​обучении, повторяющимися движениями и судорогами. В то время как органоиды казались нормальными по структуре и организации, их нервные колебания были ненормальными: им не хватало разнообразия колебаний, демонстрируемых органоидами не по Ретту. Вместо этого органоиды Ретта обладали быстрой дезорганизованной активностью, подобной тому, что клиницисты видят на ЭЭГ людей с синдромом Ретта и связанными с ним расстройствами.


Когда Нович и Самарасингхе обработали органоиды Ретта экспериментальным препаратом под названием пифитрин-альфа, паттерны активности, связанные с припадками, исчезли, и нервная активность органоидов стала более нормальной.


Использование органоидов для изучения заболеваний головного мозга останется ограниченным, потому что органоиды не воспроизводят все аспекты человеческого мозга - например, у них отсутствуют кровеносные сосуды - и они больше напоминают мозг в раннем развитии, чем мозг взрослого человека. Но исследование UCLA предполагает, что их, тем не менее, можно использовать для тестирования широкого спектра функций мозга, нарушений и лекарств, которые невозможно изучить с помощью клеток мозга в чашке Петри.


«Это один из первых наглядных примеров того, как наркотики действуют в органоиде мозга», - сказал Самарасингхе, который также является доцентом неврологии. «Мы надеемся, что он станет ступенькой к лучшему пониманию биологии человеческого мозга и болезней мозга ».

Оставьте комментарии и отзывы!

Используйте нормальные имена. Ваш комментарий будет опубликован после проверки.

(обязательно)