Ученые из Университета Юты (США) вырастили в лаборатории органоид, напоминающий извилину головного мозга, который образуется предсказуемым образом, т.е. поддается воспроизведению, и позволяет выявить различия, потенциально способствующие развитию аутизма. Результаты работы описаны в статье, опубликованной в Nature Communications.
Создавая модель мозга, ученые превратили стволовые клетки человека в нейроэпителиальные клетки — особый тип стволовых клеток, которые образуют самоорганизующиеся структуры. В течение нескольких месяцев они объединялись в сферы, росли и усложнялись примерно так же, как в развивающемся мозге растущего плода.
Спустя 5 месяцев органоиды напоминали одну извилину человеческого мозга через 15-19 недель после зачатия. Они содержали множество нервных и других типов клеток, обнаруженных в коре головного мозга, а также самоорганизовались предсказуемым образом, образуя нейронные сети, которые генерировали электрические сигналы, характерные для разных типов клеток мозга.
Эти органоиды, более достоверно отражающие сложные структуры коры, позволят изучить, как определенные типы клеток возникают в мозге и работают вместе для выполнения сложных функций. Исследователи использовали инновационный процесс для изучения последствий генетической аномалии, связанной с расстройством аутистического спектра, и развитием мозга.
Они обнаружили, что органоиды, имеющие более низкие уровни экспрессии гена SHANK3, имели определенные особенности. Хотя модель органоидов аутизма выглядела нормальной, некоторые клетки не функционировали нормально. Нейроны оказались гиперактивными, чаще возбуждались в ответ на раздражители, и неэффективно передавали сигналы.
Ученые полагают, что полученные результаты помогут на клеточном и молекулярном уровне раскрыть причины симптомов, связанных с аутизмом, и в цело лучше изучить мозг, процесс его развития и изменения во время болезни. Одна из глобальных целей — использовать органоиды мозга для тестирования лекарств или других методов борьбы с заболеваниями.
