Человеческий мозг, правда малюсенький, вырощен в пробирке из стволовых клеток
Originally posted by hemiechinus at Человеческий мозг, правда малюсенький, вырощен в пробирке из стволовых клеток
Ученые Эдинбурга и Вены вырастили миниатюрный мозг человека в пробирке. Профессор Института молекулярной биологии Австрии Юрген Кнобич (Juergen Knoblich) рассказал, что ученым удалось вырастить уменьшенную модель человеческого мозга в лаборатории. Изначально исследователям удалось искусственно вырастить мозг мыши, однако проделать то же самое с человеческими мозгами оказалось значительно сложнее.
Первая полная живая модель развивающегося человеческого мозга создана в лабораторных условиях в чашке Петри. Исследователи вырастили человеческие стволовые клетки в среде, которая заставила их сформировать комки мозговой ткани величиной с горошину. В свою очередь, получившиеся образования развились в четко выраженные ткани головного мозга, включая кору и сетчатку глаза.
То, что удалось создать ученым, нельзя назвать уменьшенной копией мозга, так как тут отсутствуют некоторые его важные части, зато есть гипоталамус и участки коры. Данная модель позволяет ученым изучить человеческий мозг на самых ранних стадиях развития. Вырастить мозг удалось, используя уже взрослые клетки, которые были перепрограммированы в эмбриональные и получили питательный коктейль, необходимый для роста. За месяц клетки выросли в мозг размером до 3-4 мм в диаметре. Причем некоторые структуры мини-мозга полностью соответствуют взрослому человеческому мозгу.
Более того, ученые даже смогли визуализировать нейронную активность мини-мозга.
«Мозг мыши не всегда представляет собой подходящую модельную систему для исследования человеческого мозга, - рассказывает ученый Юрген Кноблих из венского Института молекулярных биотехнологий при Австрийской академии наук. - Наша система позволяет исследовать аспекты развития мозга, присущие только человеку».
Другие ученые и раньше выращивали в лаборатории маленькие кусочки нервной ткани, но еще никому не удавалось успешно получить ткань, содержащую и кору - специальный внешний слой мозга, и другие мозговые зоны, отмечает Кноблих.
Для создания миниатюрного мозга специалисты использовали зародышевые стволовые клетки человека или индуцированные плюрипотентные стволовые клетки - оба вида способны развиваться в любые ткани - и выращивали их в условиях, позволяющих им сформировать ткань под названием нейроэктодерма, из которой развивается нервная система. Исследователи поместили фрагменты ткани в капли геля, который обеспечил клеточный каркас для дальнейшего роста. Затем они перенесли капли во вращающийся биореактор, повысивший всасывание питательных веществ.
Через 15-20 дней ткани образовали миниатюрные мозги под названием церебральные органоиды, каждый из которых вместил область, наполненную жидкостью. Это аналогично желудочкам человеческого мозга, содержащим спинномозговую жидкость. Через 20-30 дней некоторые органоиды сформировали четкие мозговые зоны, такие как кора (сложный внешний слой мозга), ткань сетчатки (светочувствительная часть глаза), мягкие оболочки мозга, а также хороидное сплетение, производящее спинномозговую жидкость, в которой плавает мозг.
Миниатюрные мозги вырастали до 2-3 миллиметров в диаметре и жили в лабораторной посуде до 10 месяцев. Их размер ограничен из-за отсутствия кровеносной системы для обеспечения основных зон питательными веществами и кислородом. В результате органоид не способен развить множество слоев, как в настоящем мозге, отмечают исследователи.
Кроме моделирования развития здорового человеческого мозга органоиды могут использоваться для исследования нарушений мозговой деятельности. С их помощью специалисты изучали микроцефалию - нарушение, которое сложно рассматривать на мышах, так как их мозг и так слишком мал. Ученые брали клетки кожи у пациентов с микроцефалией и перепрограммировали их в стволовые клетки, из которых и выращивались мозговые органоиды.
Миниатюрный микроцефальный мозг, выращенный из клеток пациентов, был меньше, чем из нормальной ткани, но демонстрировал более активный нейронный рост. Результаты указывают на то, что мозг пациентов-микроцефалов развивает нейроны слишком рано, до того, как он достаточно вырос. В соответствии с другими экспериментами деление стволовых клеток также может играть роль в появлении такого отклонения.
Независимые биологи называют исследование знаменательным достижением, ведь оно открывает возможности для изучения человеческого мозга при помощи нейронов.
Кроме того, метод выращивания миниатюрного мозга в лаборатории может использоваться для испытания медицинских препаратов, а также для изучения других мозговых нарушений. «В конечном итоге мы планируем перейти к более распространенным отклонениям, таким как шизофрения и аутизм», - рассказывает Юрген Кноблих, при этом отмечая, что еще слишком рано говорить о моменте, когда ученые разработают достаточно сложный органоид.
Ранее в лабораториях были выращены модели других органов человека, в том числе глаза, гипофиза и печени.
ВПЕЧАТЛЯЮЩИЙ ОБЗОР ЗА 2012 НА ТЕМУ ВЫРАЩИВАНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ОРГАНОВ (ИЗ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК) ОПУБЛИКОВАН ЗДЕСЬ: http://kriorus.ru/content/Vyrashchivanie-organov-dostizheniya-i-perspektivnye-issledovaniya-Obzor-2012
Ученые Эдинбурга и Вены вырастили миниатюрный мозг человека в пробирке. Профессор Института молекулярной биологии Австрии Юрген Кнобич (Juergen Knoblich) рассказал, что ученым удалось вырастить уменьшенную модель человеческого мозга в лаборатории. Изначально исследователям удалось искусственно вырастить мозг мыши, однако проделать то же самое с человеческими мозгами оказалось значительно сложнее.
Первая полная живая модель развивающегося человеческого мозга создана в лабораторных условиях в чашке Петри. Исследователи вырастили человеческие стволовые клетки в среде, которая заставила их сформировать комки мозговой ткани величиной с горошину. В свою очередь, получившиеся образования развились в четко выраженные ткани головного мозга, включая кору и сетчатку глаза.
То, что удалось создать ученым, нельзя назвать уменьшенной копией мозга, так как тут отсутствуют некоторые его важные части, зато есть гипоталамус и участки коры. Данная модель позволяет ученым изучить человеческий мозг на самых ранних стадиях развития. Вырастить мозг удалось, используя уже взрослые клетки, которые были перепрограммированы в эмбриональные и получили питательный коктейль, необходимый для роста. За месяц клетки выросли в мозг размером до 3-4 мм в диаметре. Причем некоторые структуры мини-мозга полностью соответствуют взрослому человеческому мозгу.
Более того, ученые даже смогли визуализировать нейронную активность мини-мозга.
«Мозг мыши не всегда представляет собой подходящую модельную систему для исследования человеческого мозга, - рассказывает ученый Юрген Кноблих из венского Института молекулярных биотехнологий при Австрийской академии наук. - Наша система позволяет исследовать аспекты развития мозга, присущие только человеку».
Другие ученые и раньше выращивали в лаборатории маленькие кусочки нервной ткани, но еще никому не удавалось успешно получить ткань, содержащую и кору - специальный внешний слой мозга, и другие мозговые зоны, отмечает Кноблих.
Для создания миниатюрного мозга специалисты использовали зародышевые стволовые клетки человека или индуцированные плюрипотентные стволовые клетки - оба вида способны развиваться в любые ткани - и выращивали их в условиях, позволяющих им сформировать ткань под названием нейроэктодерма, из которой развивается нервная система. Исследователи поместили фрагменты ткани в капли геля, который обеспечил клеточный каркас для дальнейшего роста. Затем они перенесли капли во вращающийся биореактор, повысивший всасывание питательных веществ.
Через 15-20 дней ткани образовали миниатюрные мозги под названием церебральные органоиды, каждый из которых вместил область, наполненную жидкостью. Это аналогично желудочкам человеческого мозга, содержащим спинномозговую жидкость. Через 20-30 дней некоторые органоиды сформировали четкие мозговые зоны, такие как кора (сложный внешний слой мозга), ткань сетчатки (светочувствительная часть глаза), мягкие оболочки мозга, а также хороидное сплетение, производящее спинномозговую жидкость, в которой плавает мозг.
Миниатюрные мозги вырастали до 2-3 миллиметров в диаметре и жили в лабораторной посуде до 10 месяцев. Их размер ограничен из-за отсутствия кровеносной системы для обеспечения основных зон питательными веществами и кислородом. В результате органоид не способен развить множество слоев, как в настоящем мозге, отмечают исследователи.
Кроме моделирования развития здорового человеческого мозга органоиды могут использоваться для исследования нарушений мозговой деятельности. С их помощью специалисты изучали микроцефалию - нарушение, которое сложно рассматривать на мышах, так как их мозг и так слишком мал. Ученые брали клетки кожи у пациентов с микроцефалией и перепрограммировали их в стволовые клетки, из которых и выращивались мозговые органоиды.
Миниатюрный микроцефальный мозг, выращенный из клеток пациентов, был меньше, чем из нормальной ткани, но демонстрировал более активный нейронный рост. Результаты указывают на то, что мозг пациентов-микроцефалов развивает нейроны слишком рано, до того, как он достаточно вырос. В соответствии с другими экспериментами деление стволовых клеток также может играть роль в появлении такого отклонения.
Независимые биологи называют исследование знаменательным достижением, ведь оно открывает возможности для изучения человеческого мозга при помощи нейронов.
Кроме того, метод выращивания миниатюрного мозга в лаборатории может использоваться для испытания медицинских препаратов, а также для изучения других мозговых нарушений. «В конечном итоге мы планируем перейти к более распространенным отклонениям, таким как шизофрения и аутизм», - рассказывает Юрген Кноблих, при этом отмечая, что еще слишком рано говорить о моменте, когда ученые разработают достаточно сложный органоид.
Ранее в лабораториях были выращены модели других органов человека, в том числе глаза, гипофиза и печени.
ВПЕЧАТЛЯЮЩИЙ ОБЗОР ЗА 2012 НА ТЕМУ ВЫРАЩИВАНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ОРГАНОВ (ИЗ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК) ОПУБЛИКОВАН ЗДЕСЬ: http://kriorus.ru/content/Vyrashchivanie-organov-dostizheniya-i-perspektivnye-issledovaniya-Obzor-2012