Полученная из стволовых клеток модель развивающегося мозга может позволить провести быстрое тестирование лекарств и химических веществ для оценки нейротоксичности, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Frontiers in Cellular Neuroscience.
Исследователи из Школы общественного здравоохранения Bloomberg в Университете Джонса Хопкинса продемонстрировали использование «мини-мозга», полученного из стволовых клеток, для выявления вредных побочных эффектов распространенного препарата на развивающийся мозг. Мини-мозг - это миниатюрная модель человеческого мозга, созданная из человеческих клеток и едва видимая человеческому глазу, его клеточные механизмы имитируют механизмы развивающегося человеческого мозга.
Ученые использовали мини-мозг, чтобы определить, что распространенный антидепрессант пароксетин подавляет рост синапсов - точек соединения между нейронами. Пароксетин продается под такими торговыми марками, как Paxil и Seroxat.
Пароксетин, который может проникать через плаценту у беременных женщин, в настоящее время не назначается на ранних сроках беременности, в основном из-за известного риска пороков сердца и легких. Некоторые эпидемиологические исследования также показали, что пароксетин повышает риск аутизма. Новые результаты могут усилить опасения по поводу воздействия этого и других препаратов того же класса на развивающийся мозг.
Авторы исследования утверждают, что полученные результаты позволяют предположить, что выращенный в лаборатории мини-мозг, который они называют BrainSpheres, является хорошей альтернативой традиционному тестированию на животных. В частности, они могут обнаружить лекарства и другие химические вещества, которые вредны для молодого мозга.
«Существует растущая обеспокоенность тем, что в мире сейчас эпидемия расстройств нервного развития, включая аутизм, и что они могут быть вызваны воздействием обычных лекарств или других химических веществ. Однако, поскольку традиционное тестирование на животных стоит очень дорого, мы не смогли должным образом исследовать этот вопрос», - говорит старший автор Томас Хартунг - доктор медицинских наук, директор Центра по альтернативам тестированию на животных в школе Bloomberg.
Хартунг и его коллеги разработали мини-мозг для моделирования раннего развития мозга. Крошечные скопления мозговой ткани создают из взятых у взрослых людей клеток, часто с их кожи, и превращения их в стволовые клетки, а затем биохимическим преобразованием стволовых клеток в молодые клетки мозга. Мини-мозг формирует рудиментарную мозговую организацию в течение нескольких месяцев. Поскольку они сделаны из человеческих клеток, они могут с большей вероятностью предсказать воздействие на мозг человека - и поскольку они могут быть массово произведены в лаборатории, с ними гораздо дешевле работать, чем с животными.
Авторы отмечают, что набор токсикологических тестов на животных для одного химического вещества стоит в среднем около 1,4 миллиона долларов, что объясняет, почему подавляющее большинство химических веществ, используемых в лекарствах и других потребительских товарах, никогда не тестировалось на токсичность. Тестирование токсичности с использованием мини-мозга стоит всего несколько тысяч долларов.
В новом исследовании ученые использовали мини-мозг для проверки нейрокомплексного воздействия пароксетина. Он и другие антидепрессанты в своем классе, известные как СИОЗС или селективные ингибиторы обратного захвата серотонина, входят в число наиболее часто назначаемых лекарств в мире, на которые ежегодно выписывается не менее сотен миллионов рецептов.
Исследовательская группа подвергала мини-мозг воздействию двух разных концентраций пароксетина в течение восьми недель по мере развития скоплений тканей. Обе концентрации были в пределах терапевтического диапазона уровней лекарственного средства в крови у людей. В экспериментах исследователи также использовали два разных набора мини-мозга, каждый из которых был получен из отдельной стволовой клетки.
Ученые обнаружили, что, хотя пароксетин, по-видимому, не обладает значительным эффектом уничтожения нейронов, при более высокой концентрации он снижает уровень белка, называемого синаптофизин - ключевой компонент и маркер синапсов - до 80 процентов. Пароксетин также снижал уровни двух других связанных с синапсами маркеров. Точно так же команда заметила, что пароксетин уменьшал нормальный рост структур, называемых нейритами – отростки нервных клеток, которые идут к иннервируемым органам. Наконец, исследователи отметили, что подвергшийся воздействию пароксетина мини-мозг выращивал на 75 процентов меньше олигодендроцитов - опорных клеток, которые имеют решающее значение для правильной «связности» мозга, чем образцы мозга, не подвергшиеся воздействию пароксетина.
Эти эффекты предполагают, что лекарство может препятствовать нормальному образованию взаимосвязей между развивающимися нейронами - результат, который может лежать в основе аутизма или других расстройств.
Исследование также показывает более широкий потенциал тестирования на основе мини-мозга для выявления побочных эффектов лекарств для развивающегося мозга.
«В этом отчете мы смогли показать, что тестирование с помощью мини-мозга может выявить относительно тонкие эффекты, связанные с развитием нервной системы, а не только очевидные последствия применения химического вещества, - говорит Хартунг. – Дискуссия о том, является ли пароксетин причиной аутизма, может продолжаться десятилетиями, и ее нельзя разрешить с помощью испытаний на животных или эпидемиологического анализа. Поэтому мы рассматриваем мини-мозг как технологию для более широкой оценки рисков распространенных лекарств и химических веществ, включая те, которые могут способствовать растущей эпидемии аутизма».
Хартунг и его коллеги недавно получили грант от Агентства по охране окружающей среды США на разработку своей технологии в качестве альтернативы испытаниям на животных.
[Фото: ru.123rf.com/profile_lightwise]
