Впервые ученые вырастили миниатюрные модели человеческого мозга, оснащенные встроенной «системой безопасности». Модели не больше кунжутного семени включают функциональные гематоэнцефалические барьеры (ГЭБ). В настоящем мозге ГЭБ защищает чувствительный орган от потенциально вредных веществ, которые могут поступать с кровью от других частей тела, пишет «Хайтек».
В организме ГЭБ выстилает кровеносные сосуды, проходящие через мозг. Он работает как фильтр: пропускает некоторые вещества, например гормоны и глюкозу, одновременно блокируя угрозы, такие как токсины и бактерии. Он также блокирует многие лекарства, что создает проблему для разработчиков лекарств, работающих над лечением заболеваний головного мозга.
Выращенные в лаборатории модели сочетают в себе церебральные органоиды — трехмерные кластеры клеток головного мозга, выращенные из стволовых клеток, — с органоидами кровеносных сосудов, которые также выращиваются из стволовых клеток, но напоминают сосудистую сеть тела. Вместе эти два типа органоидов образуют то, что исследователи называют «ассемблоидами», которые имитируют то, как созревающие клетки мозга и кровеносных сосудов растут и взаимодействуют друг с другом.
Для демонстрации возможностей использования моделей исследователи вырастили ассамблоиды из клеток пациентов с церебральной кавернозной мальформацией — скоплением кровеносных сосудов аномальной формы в нервной системе. Эти пороки развития иногда возникают в результате генетических мутаций и могут вызывать симптомы, которые приводят к серьезным осложнениям, таким как инсульт и судороги.
Ассамблоиды отражали клеточные особенности, наблюдаемые у пациентов, «позволяя изучать развитие патологии и тестировать возможные методы лечения. В будущем ученые намерены выращивать ассамблоиды, используя стволовые клетки людей с различными заболеваниями головного мозга, чтобы модели отражали биологию, лежащую в основе этих заболеваний.
«Отсутствие аутентичной модели ГЭБ человека стало серьезным препятствием в изучении неврологических заболеваний. Это важный шаг вперед, поскольку модели животных, которые мы сейчас используем в исследованиях, не точно отражают развитие человеческого мозга и функциональность ГЭБ», — отметил соавтор исследования, нейробиолог Медицинского центра детской больницы Цинциннати Цзыюань Го.