Скопления клеток, известные как органоиды, помогают нам понять работу мозга, а последняя версия оснащена реалистичными кровеносными сосудами, что позволяет органоидам жить дольше.
В большинстве органоидов головного мозга отсутствуют клетки крови, что ограничивает их применение. Imago/Alamy
В лабораторной чашке была выращена миниатюрная версия развивающейся коры головного мозга — области мозга, отвечающей за мышление, память и решение проблем, — с системой кровеносных сосудов, которая очень похожа на настоящую. Это скопление клеток является одним из самых детализированных органоидов мозга, созданных на сегодняшний день, и позволит углубить наше понимание работы мозга.
Органоиды головного мозга, иногда называемые «мини-мозгами», обычно выращивают в лабораторных чашках, обрабатывая стволовые клетки смесью химических веществ, которые заставляют их формировать клеточные шары. С момента их первого создания в 2013 году эти структуры головного мозга, напоминающие мозг плода или новорожденного, позволили получить новые данные о таких заболеваниях, как аутизм, шизофрения и деменция.
Однако у органоидов есть один существенный недостаток: они обычно начинают отмирать через несколько месяцев. Это происходит потому, что, в то время как полноразмерный мозг оснащен сетью кровеносных сосудов для транспортировки кислорода и питательных веществ, органоиды мозга могут усваивать их только из чашки Петри, в которой они выращиваются, лишая самые внутренние клетки питания. Это ограничивает их размер и сложность, а также то, насколько хорошо они напоминают развивающийся мозг. «Это очень большая проблема», — говорит Лоис Кистемакер из Центра изучения мозга при Утрехтском университете (Нидерланды).
Для решения этой проблемы Итан Винклер из Калифорнийского университета в Сан-Франциско и его коллеги выращивали человеческие стволовые клетки в лабораторных чашках в течение двух месяцев, чтобы получить то, что они называют «кортикальными органоидами», поскольку они имитируют развивающуюся кору головного мозга. Отдельно они выращивали органоиды, состоящие из клеток кровеносных сосудов, и поместили два таких органоида на противоположных концах каждого кортикального органоида. Через пару недель кровеносные сосуды равномерно распространились по всему миниатюрному мозгу.
Что особенно важно, благодаря визуализации органоидов исследователи обнаружили, что кровеносные сосуды имеют полое ядро, или просвет, очень похожее на тот, что находится в головном мозге. «Демонстрация сосудистых сетей с просветами, подобными тем, которые можно найти в настоящих кровеносных сосудах, впечатляет», — говорит Мадлен Ланкастер из Кембриджского университета, которая первой разработала органоиды мозга. «Это важный шаг вперед».
Предыдущие попытки ввести кровеносные сосуды в органоиды мозга не смогли воспроизвести эту важную деталь, и обычно сосуды распределялись неравномерно по органоидам. Более того, по сравнению с предыдущими попытками, сосуды в этом новом эксперименте, по-видимому, больше напоминали физические свойства и генетическую активность сосудов, обнаруженных в реальном развивающемся мозге, образуя улучшенный «гематоэнцефалический барьер» — границу, которая обычно защищает мозг от вторжения патогенов, одновременно позволяя питательным веществам и продуктам жизнедеятельности проходить сквозь него, говорит Кистемакер.
В совокупности полученные результаты позволяют предположить, что кровеносные сосуды имеют больше шансов транспортировать питательную жидкость для поддержания жизнедеятельности органоидов, говорит Ланкастер. «Чтобы иметь действительно функциональные [кровеносные сосуды], им нужен способ непрерывно перекачивать кровь, как это делает сердце, и это должно происходить направленно, так чтобы свежая насыщенная кислородом кровь — или ее заменитель — поступала, а обескислороженная кровь отводилась», — говорит Ланкастер. «Нам еще далеко до этого», — добавляет она.
биорксив DOI: 10.64898/2026.01.09.698753
Источник: www.newscientist.com
