Израильские ученые вырастили крошечный мозг в лаборатории

В норме мозг новорожденного ребенка морщинистый, как грецкий орех. Младенцы, рожденные без этих “морщин”, страдают от синдрома гладкого мозга или лиссэнцефалии. Этот дефект вызывает серьезные недостатки в развитии и снижает продолжительность жизни. Причины его возникновения были полностью не изучены до этого времени. Чтобы исследовать их, ученые из Института Вайцмана в Израиле разработали метод выращивания крошечного мозга из стволовых клеток человека в лабораторных условиях.

Такой искусственный мозг исследователи назвали органоидом. Как сообщается в журнале Nature Physics, подобные “органоиды” (а их создали сразу несколько) позволили отследить физические и биологические механизмы появления борозд на полушариях мозга. Другими словами ученые взялись “на кошках” изучить практически тот же процесс, что происходит в утробе матери.

Как именно это было? Команда профессора Орли Райнера начала выращивать крошечные мозги из эмбриональных стволовых клеток. Они представляли собой однотипные питообразные органоиды с тонким пространством посередине. Такое строение, по словам ученых, позволяло сохранять жизнеспособное состояние органоидов дольше и лучше визуализировать появление борозд с помощью специальных флюорисцентных красок.

Результат: ко второй неделе роста крошечного “мозга” морщины на нем начали появляться и углубляться все больше. Ученые пришли к выводу, что складки на поверхности мозга - это результат механической нестабильности - силы сжатия, прикладываемой к некоторой части мозга во время его развития. Интересно также, что если в одной части материала происходило неравномерное расширение, другая часть вынуждена была складываться, чтобы обеспечить давление. Итак, чистая физика, друзья!

Чтобы убедиться, что морщины в органоидах действительно моделируют складки в развивающемся мозгу человека, ученые вырастили новые органоиды, в которые перенесли гены с мутациями, которые происходили у младенцев с диагнозом “синдром гладкого мозга”. Органоиды с мутированным геном росли до тех же пропорций, что и “здоровые”, но при этом развивали всего несколько складок.

Исследователи планируют продолжить разработку методики выращивания мозга в лабораториях. По их мнению, это поможет лучше понять и найти лекарства при нарушениях, связанных с развитием мозга, включая микроцефалию, эпилепсию и шизофрению.