За 240 дней исследователи из Кембриджского университета (Великобритания) вырастили в лаборатории «мини-мозг», который позволит им изучать заболевания двигательных нейронов и разработать новые варианты их лечения, сообщает пресс-служба вуза. Подробно о результатах исследования написано в журнале Nature Neuroscience.
Распространенная форма заболевания двигательных нейронов, боковой амиотрофический склероз, часто развивается вместе с лобно-височной деменцией (БАС / ЛВД) и может поражать человека даже в возрасте 40–45 лет. Эти состояния вызывают симптомы мышечной слабости с изменениями памяти, поведения и личности. Возможность выращивать небольшие органоподобные модели (органоиды) мозга позволяет исследователям понять, что происходит на самых ранних стадиях БАС / ЛВД, задолго до появления симптомов, и проверить работу потенциальных лекарств.
Обычно, создавая «мини-органы» исследователи берут клетки с кожи пациента и перепрограммируют их обратно на стадию стволовых клеток – очень раннюю стадию развития, на которой они могут превратиться в большинство типов клеток. Затем их можно выращивать как объемные кластеры, имитирующие определенные элементы органа. Поскольку многие заболевания частично вызваны дефектами нашей ДНК, этот метод позволяет исследователям увидеть, как клеточные изменения, часто связанные с этими генетическими мутациями, приводят к болезням.
Ученые из Центра восстановления мозга Джона ван Геста Кембриджского университета использовали стволовые клетки, полученные от пациентов, страдающих БАС / ЛТД, чтобы вырастить органоиды головного мозга. Эти модели напоминают части коры головного мозга человека с точки зрения этапов развития эмбриона и плода, трехмерной архитектуры, разнообразия типов клеток и межклеточных взаимодействий.
Хотя это не первый раз, когда ученые выращивают мини-мозг пациентов с нейродегенеративными заболеваниями, сейчас ученым удалось вырастить органоиды относительно быстро – за 240 дней (раньше на это уходило более 300 суток). И эти мини-органы несут в себе самую распространенную генетическую мутацию при БАС / ЛТД, что раньше было невозможно.
В то время как органоиды обычно выращивают в виде клубков клеток, в этой работе ученые создали срезы органоидов, полученные из клеток пациентов. Этот метод гарантировал, что большинство клеток в модели могли получать питательные вещества, необходимые для поддержания их жизни.
«Когда клетки сгруппированы в более крупные сферы, эти клетки в ядре могут не получать достаточного питания, что может объяснить, почему в предыдущих попытках вырастить органоиды в долгосрочной перспективе из клеток пациентов было трудно», – отмечают авторы работы.
Используя новый подход, исследователи наблюдали изменения, происходящие в клетках органоидов на очень ранней стадии, включая клеточный стресс, повреждение ДНК и изменения в том, как ДНК транскрибируется в белки. Эти изменения затронули нервные клетки и другие клетки мозга, известные как астроглия, которые регулируют движения мышц и умственные способности.
На полученной модели мозга ученые также смогли проверить препарат GSK2606414. Как показал анализ, он эффективно может облегчить общие клеточные проблемы при БАС / ЛТД, включая накопление токсичных белков, клеточный стресс и потерю нервных клеток, тем самым блокируя один из путей, способствующих заболеванию. Подобные препараты, которые больше подходят в качестве лекарств и одобрены для использования людьми, сейчас проходят клинические испытания.
[Фото: ANDRAS LAKATOS/UNIVERSITY OF CAMBRIDGE]
