Впервые ученым удалось создать миниатюрные модели человеческого мозга, включающие в себя гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) — важнейшую защитную систему, предохраняющую наш мозг от вредных веществ. Эти модели размером с кунжутное семечко представляют собой значительный прогресс в изучении неврологических заболеваний.
Гематоэнцефалический барьер: хранитель мозга
Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) играет жизненно важную роль в защите мозга от потенциально вредных веществ. Он действует как селективный фильтр, выстилая кровеносные сосуды мозга и пропуская только некоторые необходимые вещества, такие как гормоны и глюкоза.
В то же время он блокирует проникновение токсинов и бактерий. Однако эта же защита представляет собой серьезную проблему для разработки медицинских методов лечения, поскольку ГЭБ также препятствует проникновению в мозг многих лекарств.
Зиюань Гуо, нейробиолог и соавтор исследования, отмечает, что отсутствие подлинной человеческой модели ГЭБ было основным препятствием для исследований неврологических заболеваний.
До сих пор ученые полагались на модели животных для изучения ГЭБ и развития мозга. Однако они не отражают в точности характеристики и функционирование человеческого мозга. Различия между мозгом животных и человека значительны, что ограничивает точность исследований и выводов, сделанных на основе изучения животных.
Именно здесь на помощь приходят новые миниатюрные модели человеческого мозга. Они разработаны для более точной имитации развития и функциональности человеческого мозга, включая гематоэнцефалический барьер. Создавая миниатюрные копии человеческого ГЭБ, ученые могут изучать его поведение и реакцию на различные вещества в условиях, гораздо более приближенных к реальности.
Ассемблоиды: новая революционная технология
Если говорить детально, то эти модели объединяют органоиды мозга (трехмерные кластеры клеток мозга, выращенные из стволовых клеток) с органоидами кровеносных сосудов, которые имитируют сосудистую систему организма. Вместе они образуют «ассамблоиды», которые имитируют рост и взаимодействие созревающих клеток мозга и кровеносных сосудов.
Через месяц после соединения оба типа органоидов слились в сферические структуры, каждая из которых была размером с кунжутное семя.
Чтобы продемонстрировать полезность этих моделей, исследователи культивировали ассамблоиды с клетками пациентов с церебральной кавернозной мальформацией. Эта аномалия характеризуется аномальной формой кровеносных сосудов нервной системы. Иногда это является результатом генетических мутаций и может вызывать серьезные симптомы, такие как инсульты и судороги.
Таким образом, ассемблоиды развивают клеточные характеристики этого порока развития, предоставляя новую информацию о нем.
Первые испытания показали, что эти ассемблоиды можно выращивать в течение пяти месяцев и более. Этот период роста примерно соответствует второму триместру внутриутробного развития мозга.
В будущем команда исследователей планирует культивировать подобные ассемблоиды, используя стволовые клетки людей с различными заболеваниями головного мозга. Это позволит создать модели, отражающие основную биологию различных неврологических патологий.
Отметим, что эти ассемблоиды перспективны не только для изучения заболеваний головного мозга. Их также можно использовать для тестирования новых лекарств, изучения того, как токсины повреждают мозг и гематоэнцефалический барьер, а также для открытия новых стратегий доставки лекарств через него.
