Выращенные в лаборатории мини-мозги развивают основные глаза, которые могут «видеть»
Исследователи совершили поразительный прорыв в выращенных в лаборатории мини-органах. Используя индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC), команда индуцировала
органоиды мозга для развития рудиментарных глазных структур, которые могут чувствовать свет и посылать сигналы остальной части мозга.
Человеческий мозг - одна из самых нелепо сложных вещей, которые природа когда-либо придумывала, поэтому, чтобы помочь нам
лучше понять его, ученые делают миниатюрные версии в лаборатории. Клетки кожи берутся у взрослых доноров, возвращаются обратно в стволовые клетки и помещаются в культуру, которая имитирует окружающую среду развивающегося мозга, поощряя их к образованию различных клеток мозга. Конечным результатом является трехмерная
модель мозга размером с горох, которую можно использовать для изучения
развития, заболеваний или
воздействия лекарств.
Теперь исследования, проведенные Университетской больницей Дюссельдорфа, сделали еще один шаг вперед. Команда вырастила органоиды головного мозга в комплекте с оптическими чашками, структурами зрения, найденными в глазу, где зрительный нерв встречается с сетчаткой. Они симметрично росли в передней части мини-мозга, придавая органоиду поразительный вид.
Но самое главное, эти оптические чашки были функциональными. Они содержали различные типы клеток сетчатки, которые образовывали нейронные сети, которые фактически реагировали на свет и отправляли эти сигналы в мозг. Также были сформированы линза и ткань роговицы.
"В мозге млекопитающих нервные волокна ганглиозных клеток сетчатки протягивают руку, чтобы соединиться со своими мишенями мозга, аспект, который никогда ранее не был показан в системе in vitro", - говорит Джей Гопалакришнан, старший автор исследования.
Используя стволовые клетки от четырех доноров, команда сделала 314 органоидов мозга в 16 партиях, причем около 72 процентов из них образуют оптические чашки. Эти структуры начали появляться к 30-дневной отметке и созревали в течение 50 дней, что, по словам команды, является аналогичным временным рамкам, когда у человеческих эмбрионов развивается сетчатка. Исследование показывает, что эта техника воспроизводима, хотя потребуется провести дальнейшую работу, чтобы сохранить их жизнеспособность дольше, чтобы использовать их для изучения.
Наша работа подчеркивает замечательную способность органоидов мозга генерировать примитивные сенсорные структуры, чувствительные к свету и портить типы клеток, аналогичные тем, которые находятся в организме", - говорит Гопалакришнан. «Эти органоиды могут помочь изучить взаимодействие мозга и глаз во время развития эмбриона, моделировать врожденные расстройства сетчатки и генерировать специфичные для пациента типы клеток сетчатки для персонализированного тестирования лекарств и трансплантационной терапии».
Хотя эти органоиды мозга остаются очень рудиментарными, если они будут продолжать развиваться, они могут однажды вызвать этические опасения. Предыдущие исследования уже выявили
волны мозга у двухмесячных органоидов, примерно эквивалентные волнам недоношенных детей, и возможно, что дальнейшее развитие может привести к появлению мини-мозгов с той или иной формой самосознания или даже сознания. Сенсорный ввод, такой как зрение, может быть ключевым ингредиентом для этого. Это проблема, за которой ученым нужно будет следить.
Исследование было опубликовано в журнале
Cell Stem Cell.
Источник:
Cell Press через
Eurekalert
