Исследователи часто полагаются на животные модели, такие как мыши, чтобы оценить, как новые лекарства влияют на человеческий мозг, или чтобы лучше понять, как функционирует мозг. Но в последние годы ученые обратились к "мини-мозгам" - крошечным выращенным в лаборатории шарикам из клеток мозга, чтобы протестировать фармацевтические препараты или лучше понять причины некоторых заболеваний. Хотя многие из этих мозгов достаточно сложны, чтобы имитировать структуру человеческого мозга, они также имеют свои ограничения: Их выращивание занимает несколько месяцев, и каждый из них немного отличается от другого, что не позволяет исследователям получить быстрые и последовательные результаты экспериментов.
Теперь исследователи из Блумбергской школы общественного здравоохранения Джона Хопкинса разработали методику более быстрого и последовательного создания мини-мозгов, что, по их мнению, может позволить мини-мозгам заменить испытания на животных в различных экспериментах. Доктор Томас Хартунг, профессор наук о здоровье окружающей среды и один из исследователей проекта, представил результаты работы в субботу на ежегодном собрании Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS) в Вашингтоне, округ Колумбия.
Как и другие мини-мозги, они созданы из плюрипотентных стволовых клеток, способных производить любые клетки или ткани, которые могут понадобиться организму, и которые были выделены из кожи. Но в то время как другие клетки изолированы в одной плоскости (или, по словам Хартунга, "как жареные на сковороде яйца солнечной стороной вверх"), клетки в этих мини-мозгах находятся в подвешенном состоянии, их постоянно встряхивают по мере развития. Через восемь недель диаметр каждого мини-мозга составлял всего 350 микрометров, но при подключении к электроэнцефалографу они демонстрировали активность, что указывало исследователям на то, что клетки работают вместе, как в настоящем мозге. И хотя первые партии содержат по 800 мини-мозгов, Хартунг считает, что система может быть расширена до выращивания тысяч в каждой партии.
По словам Хартунга, идентичные мини-мозги, имитирующие здоровый мозг, будут полезны для тестирования воздействия загрязнителей окружающей среды или фармацевтических препаратов. В прошлом животные, такие как мыши и собаки, были стандартной моделью для оценки лекарств, прежде чем они были опробованы на людях, но Хартунг считает, что последовательные человеческие клетки могут быть лучше.
"При тестировании лекарств крайне важно, чтобы исследуемые клетки были как можно более похожими, чтобы обеспечить наиболее сопоставимые и точные результаты", - говорит он. Эта техника также может быть использована для создания мини-мозгов, чтобы лучше понять, как клетки мозга работают вместе у людей с заболеваниями, которые не могут быть полностью объяснены генетикой, такими как аутизм и болезнь Альцгеймера. Они даже могут помочь исследователям лучше понять связь между вирусом Зика и микроцефалией - врожденным дефектом, связанным с этой вирусной инфекцией.
Хартунг признает, что эти мини-мозги не могут полностью заменить животные модели, которые лучше демонстрируют, как лекарство влияет на весь организм. Недавно исследователи основали компанию под названием ORGANOME, чтобы выпустить мини-мозги на рынок. Они не определили, сколько будет стоить каждый из них, но надеются, что они станут доступны исследователям к концу этого года.