Ученые сделали большой шаг вперед, создав в лаборатории трехмерную модель, представляющую ранние стадии развития центральной нервной системы человека. Это достижение основано на создании органоидов — миниатюрных 3D-моделей, которые используют живые ткани для имитации человеческих органов.
Важность органоидов
Органоиды — это миниатюрные трехмерные структуры, выращенные в лаборатории из клеток человека или животного. Они предназначены для имитации структуры и функций определенных органов в человеческом теле. Эти 3D-модели представляют собой более реалистичную альтернативу двумерным клеточным культурам и моделям животных, позволяя ученым более точно изучать биологические процессы.
Церебральные органоиды, также известные как цереброиды, — это органоиды, специально разработанные для представления человеческого мозга. Они получены из плюрипотентных стволовых клеток, обладающих способностью превращаться в различные типы клеток. Цереброиды воспроизводят определенные характеристики развивающегося мозга, позволяя исследователям изучать аспекты развития мозга и моделировать неврологические заболевания.
В данном исследовании ученые разработали органоидную модель головного мозга, которая превосходит предыдущие достижения, поскольку имитирует три отдела эмбрионального мозга, а также спинной мозг, что позволяет более полно представить ранние стадии развития центральной нервной системы человека.
Ранние стадии развития центральной нервной системы человека
Для создания этой усовершенствованной органоидной модели снова использовались человеческие плюрипотентные стволовые клетки. Их индуцировали для формирования начального ряда, имитирующего структуру нервной трубки, из которой у эмбриона человека развиваются головной и спинной мозг.
Методика также включала использование микрофлюидного устройства. Оно состоит из множества маленьких каналов, позволяющих контролируемо воздействовать на клетки определенными химическими веществами. Через эти каналы клетки подвергались воздействию химических стимулов, способствующих их развитию и самоорганизации в 3D-структуру, представляющую собой ранние стадии центральной нервной системы человека. Добавление геля в устройство также сыграло решающую роль в процессе, чтобы стимулировать стволовые клетки к специализации в нейроны, сигнальные клетки нервной системы.
В результате роста и развития в течение сорока дней эти органоиды стали удивительным образом воспроизводить структуры переднего, среднего, заднего и спинного мозга, наблюдаемые у одиннадцатинедельного эмбриона человека.
Это достижение открывает новые перспективы для понимания развивающихся заболеваний мозга и обеспечивает многообещающую платформу для будущего применения в медицинских исследованиях. Исследователи также планируют усовершенствовать устройство для изучения различных заболеваний мозга с использованием стволовых клеток, полученных непосредственно от пациентов. Это откроет путь к значительному прогрессу в понимании и лечении сложных неврологических заболеваний.
Подробности исследования опубликованы в журнале Nature.
