Впервые ученым удалось вырастить трехмерные модели мозга, используя клетки нескольких людей. Новые гибридные создания, которые исследователи окрестили «химероидами», представляют собой разновидность мозговых органоидов — крошечных 3D-моделей, сделанных из ткани, которые имитируют структуру и функции полноразмерного мозга. Эти модели более точны для биологии человека, чем 2D-клеточные модели или животные, такие как лабораторные мыши. В связи с этим ученые надеются, что модели ускорят исследования и разработку лекарств.
Обычно органоиды мозга выращиваются из клеток, собранных только у одного донора. Это означает, что они не могут охватить генетическую изменчивость, существующую между людьми, которая может влиять на развитие мозга человека и его реакцию на лекарства.
Создание химероидов может преодолеть это препятствие, утверждают ученые, авторы нового исследования, опубликованного в журнале Nature. Такая «деревня в тарелке» может быть особенно полезна на ранних стадиях тестирования лекарств, говорят они.
Ранее исследователи выращивали пласты мозговых клеток из стволовых клеток разных людей, но это первый случай, когда трехмерные модели мозга были выращены таким образом.
«Химероиды — это захватывающий инструмент, который будет широко использоваться в области нейроразвития, вероятно, с разнообразными применениями», — отмечают эксперты.
Чтобы создать химероиды, исследователи собрали стволовые клетки у пяти человек, а затем в лаборатории использовали химикаты, вызывающие рост, чтобы заставить их вырасти в мозговые органоиды — каждый из которых имел клетки только одного человека. Затем ученые разорвали полученные органоиды на части и рекомбинировали клетки внутри них, чтобы сформировать химероиды. Это гарантировало, что каждый химероид содержал равное количество клеток, полученных от каждого человека.
Через три месяца химероиды достигли диаметра около 3-5 миллиметров и содержали все те же типы клеток, которые обычно находятся в коре головного мозга — самом внешнем слое — плода.
Отдельно группа подвергла химероидов воздействию двух нейротоксичных химикатов: этанола, который связан с расстройствами фетального алкогольного спектра, и противоэпилептического препарата вальпроевой кислоты, который может повышать риск врожденных дефектов. Группа обнаружила, что клетки, полученные от разных доноров, по-разному реагировали на эти препараты, например, с точки зрения того, насколько сильно химикаты препятствовали их росту.
Команда заявила, что если масштабировать их так, чтобы они содержали клетки еще большего числа людей, химероиды теоретически могли бы помочь определить, как пациенты будут реагировать на лекарства, прежде чем их будут тестировать в клинических испытаниях. Затем их можно было бы разделить на группы с определенным ответом на лечение.
«Я с нетерпением жду будущего в плане использования органоидов, таких как химероиды, для разработки совершенно новых способов достижения терапевтических инноваций в лечении неврологических заболеваний», — рассказала Паола Арлотта, соавтор исследования и профессор кафедры стволовых клеток и регенеративной биологии Гарвардского университета.
