Впервые учёные вырастили 3D модели мозга, используя клетки от нескольких человек.
Новые гибридные создания, которые исследователи назвали «химериоиды», представляют собой разновидность мозговых органоидов — крошечных 3D моделей, состоящих из ткани, которые имитируют структуру и функции полноразмерного мозга. Эти модели более точно соответствуют человеческой биологии, чем 2D клеточные модели или животные, такие как лабораторные мыши. Благодаря этому учёные надеются, что модели ускорят исследования и разработку лекарств.
Обычно мозговые органоиды выращиваются из клеток, собранных только от одного донора. Это означает, что они не могут отразить генетическое разнообразие, существующее между людьми, что может влиять на развитие мозга и реакцию на лекарства у отдельных людей.
Создание химериоидов может преодолеть эту преграду, считают ученые, стоящие за новым исследованием, опубликованным 26 июня в журнале Nature. Такая «деревня в чашке» может быть особенно полезна на ранних стадиях тестирования лекарств, отметили они.
Ранее исследователи уже выращивали слои мозговых клеток из стволовых клеток разных людей, но это первый случай, когда 3D модели мозга были выращены таким образом.
«Химериоиды — это захватывающий инструмент, который будет широко использоваться в области нейроразвития, вероятно, с разнообразными приложениями», — написала в комментарии к исследованию Апарна Бхадури (Aparna Bhaduri), доцент биологической химии в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, не участвовавшая в исследовании.
Чтобы создать химериоиды, исследователи собрали стволовые клетки от пяти человек, а после в лаборатории использовали химические вещества, стимулирующие рост, чтобы заставить их вырасти в мозговые органоиды — каждый из которых состоял из клеток только одного человека. Затем учёные разорвали полученные органоиды и перекомбинировали клетки внутри них, чтобы сформировать химериоиды. Это обеспечило то, что каждый химериоид содержал равное количество клеток, полученных от каждого человека.
Через три месяца химериоиды достигли диаметра около 0,12-0,2 дюйма (3-5 миллиметров) и содержали все те же типы клеток, которые обычно встречаются в коре головного мозга — самом внешнем слое мозга — у плода.
Отдельно команда подвергла химериоиды воздействию двух нейротоксичных химических веществ: этанола, связанного с фетальным алкогольным синдромом, и противоэпилептического препарата вальпроевой кислоты, который может увеличивать риск врождённых дефектов. Команда обнаружила, что клетки, полученные от разных доноров, по-разному реагировали на эти препараты, например, в том, насколько сильно эти химические вещества препятствовали их росту.
Если увеличить масштабы до включения клеток от ещё большего числа людей, химериоиды теоретически могут помочь определить, как пациенты будут реагировать на лекарства до их тестирования в клинических испытаниях, отметила команда. Затем пациентов можно будет разделить на группы по специфической реакции на лечение.
«Я в восторге от того, что ждёт нас в будущем в плане использования органоидов, таких как химериоиды, для разработки совершенно новых способов достижения терапевтических инноваций при неврологических заболеваниях», — сказала в электронном письме для Live Science Паола Арлотта (Paola Arlotta), соавтор исследования и профессор стволовой клеточной и регенеративной биологии в Гарвардском университете.
