Ученые из Мангейма приблизились к возможности подробнейшим образом изучить функции, в том числе утраченные, человеческого мозга с помощью органоидов – произведенных из человеческих мозговых клеток трехмерных конструкций этого органа. Эти инновационные мини-модели призваны сделать мозг "прозрачным" для исследователей, что станет важнейшим условием для разработки способов лечения заболеваний этого органа.

До сих пор детально рассмотреть внутренние структуры мозга в конечном итоге представлялось возможным лишь после смерти пациента. Метод магниторезонансной томографии хотя и позволяет бросить исследовательский взгляд внутрь живого органа, однако замеру при этом подвергаются не сами нервные клетки, а потребление ими основных питательных веществ во время мыслительного процесса. Существенно ограничена практическая перспектива просмотра мозга и у подопытных животных, которые не страдают такими "типично человеческими" заболеваниями, как шизофрения или психозы. Именно поэтому медикаменты, зарекомендовавшие себя на животных, на пациентах зачастую либо не действуют вовсе, либо срабатывают иначе.

"Мы надеемся, что органоидная технология революционным образом изменит наше понимание о развитии процессов и болезней в мозгу человека и поможет в разработке новых лекарств", – утверждает Юлия Ладевиг (Julia Ladewig), руководитель Центра органоидных исследований в Институте психического здоровья в Мангейме. Практическое значение выращенного в чашке Петри "мини-мозга" трудно переоценить. Такие биоконструкции позволят тестировать тысячи активных веществ, не прибегая к помощи подопытных животных. Или, к примеру, наблюдать за интеракцией нервных клеток, которые предположительно "запускают" у пациентов шизофрению.

Примечательно, что органоидная тканевая инженерия уже успела отлично зарекомендовать себя для изучения и других органов человека: существуют "живые" миниатюры печени, почек, сетчатки глаза, органов пищеварительного тракта. А недавно исследователи из Кембриджского университета заявили о создании  органоида плаценты, которую, подобно мозгу, детально исследовать иным способом не представляется возможным. К слову, о поворотном научном значении трехмерных мини-органов для исследований свидетельствует то, что авторитетный профессиональный журнал "Nature Methods" признал его "методом 2017 года".

Органоиды мозга пока представляют собой собрание клеток, которые не могут чувствовать или думать. Поскольку эти образования, в отличие от обычных тканей, не обросли кровеносными сосудами, не  получают кислород и другие питательные вещества, внутренние клетки этой структуры остаются ненасыщенными и быстро отмирают. И это одна из причин, почему размер органоидов составляет от нескольких миллиметров до пары сантиметров.

"Отсутствие у органоидов кровеносных сосудов и иммунных клеток позволяет пробовать комбинировать их с другими системами", – делится Юлия Ладевиг. Кроме того, из-за неимения необходимых клеток органоиды мозга в определенных ситуациях ведут себя иначе, нежели живой мозг. Хотя вся технология выращивания органоидов пока пребывает в начальной стадии, у экспертов нет сомнений, что дальнейшее развитие тканевой инженерии приведет к постоянному усложнению биомоделей.

Между тем инновационные мини-модели уже сейчас позволяют получить важные сведения о человеческом мозге. Это происходит благодаря тому, что исследователи могут целенаправленно изменять органоиды –  чтобы, например, лучше понять природу возникновения опухолей.

Но у этих подобный исследований есть и еще один важный аспект: в отношении опытов с органоидами эксперты в один голос заявляют, что необходимо как можно быстрее выработать этические ориентиры. Об этом в профессиональном журнале "Nature" недавно написали 17 ведущих мировых нейробиологов.

Арина Попова