Исследовательская группа разрабатывает первый в своем роде протокол для создания «проводного миниатюрного мозга»

Исследователи во всем мире теперь могут создавать очень реалистичные органоиды коры головного мозга — по сути, миниатюрные искусственные мозги с функционирующими нейронными сетями — благодаря запатентованному протоколу, опубликованному в этом месяце исследователями из Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Новая методика, опубликованная в Природные протоколыоткрывает ученым возможность проводить более продвинутые исследования в области аутизма, шизофрении и других неврологических расстройств, при которых структура мозга обычно типична, но электрическая активность изменена.

Так утверждает Алиссон Муотри, доктор философии, автор-корреспондент и директор Интегрированного центра орбитальных исследований космических стволовых клеток Калифорнийского университета в Сан-Диего, Сэнфордского института стволовых клеток (SSCI). SSCI возглавляет доктор Катриона Джеймисон, ведущий врач-ученый в области биологии раковых стволовых клеток, чьи исследования изучают фундаментальный вопрос о том, как космос влияет на прогрессирование рака.

По словам Муотри, который также является профессором кафедры медицины Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего, новый детализированный метод позволяет создавать крошечные копии человеческого мозга, настолько реалистичные, что они могут соперничать со «сложностью нейронной сети мозга плода». Педиатрия и клеточная и молекулярная медицина. Реплики его мозга уже отправились на Международную космическую станцию ​​(МКС), где их активность изучалась в условиях микрогравитации.

Два других протокола создания органоидов мозга общедоступны, но ни один из них не позволяет исследователям изучать электрическую активность мозга. Однако метод Муотри позволяет исследователям изучать нейронные сети, созданные из стволовых клеток пациентов с различными нарушениями нервного развития.

«Вам больше не нужно создавать разные области и собирать их вместе», — сказал Муотри, добавив, что его протокол позволяет различным областям мозга, таким как кора и средний мозг, «совместно развиваться, как это естественно наблюдается в развитии человека».

«Я считаю, что в будущем мы увидим множество вариантов этого протокола для изучения различных цепей мозга», — добавил он.

По словам Муотри, такие «мини-мозги» можно использовать для тестирования потенциально терапевтических лекарств и даже генной терапии перед их применением пациентами, а также для проверки эффективности и побочных эффектов.

План сделать это уже находится в разработке. Муотри и исследователи из Федерального университета Амазонаса в Манаусе, Амазонас, Бразилия, объединяются, чтобы зарегистрировать и исследовать средства амазонских племен от болезни Альцгеймера — не на наземных моделях мышей, а на больных органоидах человеческого мозга в космосе.

Исследовательский проект охватывает множество континентов и сред обитания, от глубин тропических лесов Амазонки до лаборатории Муотри на побережье Калифорнии, и, в конечном итоге, достигнет Международной космической станции.

Другие возможности исследования органоидов мозга включают моделирование заболеваний, понимание человеческого сознания и дополнительные космические эксперименты. В марте Муотри в сотрудничестве с НАСА отправил в космос ряд органоидов головного мозга, сделанных из стволовых клеток пациентов с болезнью Альцгеймера и БАС (боковой амиотрофический склероз, также известный как болезнь Лу Герига). Полезная нагрузка вернулась в мае, и результаты, которые в конечном итоге будут опубликованы, рассматриваются.

Поскольку микрогравитация имитирует ускоренную версию земного старения, Муотри сможет наблюдать последствия нескольких лет прогрессирования заболевания, одновременно изучая полезную нагрузку месячной миссии, включая потенциальные изменения в производстве белка, сигнальных путях, окислительном стрессе и эпигенетике.

«Мы надеемся на новые открытия — вещи, которые исследователи не обнаруживали раньше», — сказал он. «До сих пор никто не отправлял такую ​​модель в космос».

Соавторами исследования являются Майкл К. Фицджеральд, Тиффани Чу, Франческа Пуппо, Ребека Бланш и Шанкар Субраманиам, все из Калифорнийского университета в Сан-Диего, и Мигель Чильон из Автономного университета Барселоны и Каталонского института исследований и исследований Avançats, оба в Барселоне, Испания. Бланш также связан с Автономным университетом Барселоны.