За първи път учените са отгледали малък, триизмерен модел на най-ранните етапи на развитие на човешката централна нервна система в лабораторията.
Новият модел е вид органоид — миниатюризиран 3D модел, който е направен от живи тъкани и е проектиран да имитира уникалните сложности на човешките органи. Такива миниатюрни органи са предназначени да уловят човешката биология по по-точен начин от традиционни животински модели може, с потенциални приложения за откриване и разработване на лекарства. Например, тези модели могат да помогнат на изследователите по-точно да предскажат кои лекарства в изследователския процес могат да бъдат успешни при хора, а не само в лабораторни чинии и мишки.
Има вълна от органоиди, разработени през последните години, от малки туптящи сърца до миниатюрен тестисите. В допълнение, мозъчни органоиди са били отглеждани и преди, но учените зад новия модел казват, че това е първият път, когато и трите части на ембрионалния мозък и гръбначния мозък са били имитирани в лабораторията. Те описаха откритията си в статия, публикувана в понеделник (26 февруари) в списанието Природата.
Свързани: Могат ли малките органи, отгледани в космоса, да са нашата „лунна снимка на рак“?
Екипът се надява, че моделът може да се използва за подобряване на разбирането на учените за мозъчните заболявания, които се появяват по време на ранното развитие. Те могат да включват микроцефалия, например.
„Самата система е наистина новаторска“, каза в изявление Орли Райнер, съавтор на изследването и професор по неврохимия в Научния институт Вайцман в Израел. „Модел, който имитира тази структура и организация, не е бил направен досега и предлага многобройни възможности за изучаване на развитието на човешкия мозък и особено на мозъчните заболявания в развитието.“
Новият модел е създаден с помощта на хора плурипотентни стволови клетки, което означава клетки, които имат потенциала да се превърнат във всеки тип клетка в тялото. Първоначално стволовите клетки бяха принудени да образуват ред с дължина около 1,73 инча (4,39 сантиметра) и ширина 0,007 инча (0,018 см). Това приличаше, но не съвпадаше точно с формата и размера на невралната тръба – ранна структура, от която мозък и гръбначния мозък произхождат – това би присъствало в 4-седмичен човешки ембрион.
След това екипът постави този ред клетки в така нареченото микрофлуидно устройство, съдържащо много малки канали. Те излагат клетките на различни химикали чрез тези канали, като тласкат клетките да растат и да образуват 3D структура, наподобяваща ранната централна нервна система.
Учените добавят и гел, който кара стволовите клетки да се специализират в клетки, които по-късно ще продължат да образуват неврони, клетките, изпращащи сигнали на нервната система.
В продължение на 40 дни клетките в органоида се самоорганизираха в структури, които наподобяваха ранните етапи на развитие на мозъка и гръбначния мозък в човешки ембрион. Това включва формирането на структури, известни като преден, среден и заден мозък, както и гръбначния мозък.
В този момент органоидите имитираха точно степента на развитие, която би се наблюдавала при 11-седмичен ембрион, и в клетките бяха включени специфични гени за развитие, свързани с този етап на развитие.
Екипът призна някои ограничения на новия си модел. Например невралната тръба в органоида изглеждаше достатъчно различна от човешката, така че моделът вероятно не е готов да бъде използван за изследване на разстройства, причинени от непълното развитие на невралната тръба. Тези нарушения включват вроден дефект спина бифида.
Въпреки това изследователите се надяват, че с по-нататъшни усъвършенствания моделът може да се използва за изследване на различни заболявания на човешкия мозък с помощта на стволови клетки, събрани директно от пациенти. Ако успеят да свържат невроните в органоидите във вериги, може дори да успеят да хвърлят светлина върху състояния като парализапри което мозъкът вече не може да изпраща инструкции за движение към гръбначния мозък, пишат те в изявлението.
Някога се чудите защо някои хора изграждат мускули по-лесно от други или защо луничките излизат на слънце? Изпратете ни вашите въпроси за това как функционира човешкото тяло [email protected] с тема „Health Desk Q“ и може да видите отговор на въпроса си на уебсайта!