Выращенный в лаборатории «мини-мозг» подсказывает возможные варианты лечения болезни двигательных нейронов и лобно-височной деменции

Кембриджские исследователи разработали «мини-», который позволяет им изучать фатальное и неизлечимое неврологическое расстройство, вызывающее паралич и слабоумие, и впервые смогли вырастить их почти за год.


Распространенная форма заболевания ьных нейронов, боковой амиотрофический склероз, часто совпадает с лобно-височной деменцией (БАС / ЛТД) и может поражать более молодых людей, возникающих в основном в возрасте от 40 до 45 лет. Эти состояния вызывают разрушительные 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 того, как начнут проявляться симптомы, и провести скрининг на наличие потенциальных лекарств.

В целом органоиды, часто называемые «мини-органами», все чаще используются для моделирования биологии человека и ей. Только в Кембриджском университете исследователи используют их для восстановления поврежденной печени, изучения инфекции легких SARS-CoV-2 и моделирования ранних стадий беременности, а также во многих других областях исследований.

Обычно исследователи берут клетки с кожи пациента и перепрограммируют их обратно на стадию стволовых клеток – очень раннюю стадию развития, на которой они могут развиться в большинство типов клеток. Затем их можно выращивать в культуре как трехмерные 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 при Кембриджском университете использовали стволовые клетки, полученные от пациентов, страдающих БАС / ЛТД, для выращивания органоидов мозга. Они 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, большинство усилий позволило вырастить их только в течение относительно короткого периода времени, что представляет собой ограниченный спектр расстройств, связанных с деменцией. В выводах, опубликованных сегодня в Природа Неврология, команда Кембриджа сообщает о выращивании этих моделей в течение 240 дней из стволовых клеток, несущих самую распространенную генетическую мутацию при ALS / FTD, что ранее было невозможно – и в неопубликованной работе команда выращивала их в течение 340 дней.

Доктор Андраш Лакатос, старший автор исследования в отделе клинической нейробиологии Кембриджа, сказал: «Нейродегенеративные заболевания – это очень сложные расстройства, которые могут влиять на множество различных типов клеток и на то, как эти клетки взаимодействуют в разное время по мере развития болезни.

«Чтобы приблизиться к описанию этой сложности, нам нужны модели, которые будут более долговечными и воспроизводят состав тех популяций клеток мозга человека, в которых обычно возникают нарушения, и это то, что предлагает наш подход. Мы не только можем видеть, что может произойти. на ранней стадии заболевания – задолго до того, как у пациента могут появиться какие-либо симптомы, – но мы также можем начать видеть, как нарушения со временем меняются в каждой клетке ».

В то время как органоиды обычно выращивают в виде клубков клеток, первый автор доктор Корнелия Себени создал в лаборатории доктора Лакатоша срезы органоидов, полученные из клеток пациентов. Этот метод гарантировал, что большинство клеток в модели могли получать питательные вещества, необходимые для поддержания их жизни.