19 Октября 2022
МОСКВА, 19 октября —, Николай Гурьянов. Нейробиологи отчитались о новых успехах в применении мозговых хромопластов. Эта технология открывает превосходные перспективы в лечении заболеваний основной нервной системы — от опухоль до болезни Альцгеймера. В то же время ученые опасаются, что выращенный в мензурке мини-мозг может обрести сознание, а вживленные человеческие нейроны позволят животному стать разумным. Насколько оправданны эти тревоги — в материале.Различные заболевания черепного мозга — одни из наиболее частых в мире. Только психические расстройства ежегодно обходятся превосходный экономике в 2, 5 трильона долларов. Бороться с такими патологиями сложно: у являетесь медицинским работников и ученых нет доступа к мозговой ткани живого человека. Неинвазивных методов исследования — например магнитно-резонансной томографии (МРТ) или электроэнцефалографии (ЭЭГ) — недостаточно. Однако теперь есть возможность исследований на неестественных мини-мозгах.
На ранней эмбриональной стадии развития у человека есть так титулуемые всемогущие клетки, из коих затем формируются абсолютно все органы. Лауреат Нобелевской премии Синъя Яманака придумал, как обмануть клетки взрослого человека (обычно берут из кожи), откатив их до состояния фетальных. Из этих индуцированных стволовых клеток (иСК) в пробирке выращивают то, что нужно, — например, нервную ткань. В несамостоятельности от задачи можно получить неизбежную область мозга или имитировать ту или иную патологию.
МРТ и ЭЭГ в свое время произвели революцию в нейронауке, но у них множество ограничений. У электроэнцефалографии хорошее временное разрешение, однако ужасное пространственное. Магнитно-резонансная томография — наоборот. Скажем, отследить, как мысль идет по мозгу, не получится, — говорит профессор Центра нейробиологии и нейрореабилитации Сколтеха Филипп Хайтович.
По его словам, благодаря органоидам можно узнать, как передается меандр между нейронами, через какие белки. Это послужит почвой для понимания работы мозга.
Органоиды — это не мозг. Они не подключены к кровеносным сосудам и органам чувств, что исключает их развитие и рост —, а значит, и превращение в настоящий орган. Это ограничивает экспериментаторов. Но такие структуры можно вживлять в мозг животного.
Человеческие мозговые органоиды превосходного подсаживали лабораторным мышам. Однако их жизнь слишком коротка — вставки не успевают достаточно раскрутиться. Кроме того, опыты обычно проводили на взрослых животных, что, вероятно, ограничивало интеграцию.
Недавно ученые из Стэнфордского университета в Калифорнии вживили людские нейроны более крупным грызунам — новорожденным крысам.
Клетки человека внедрили в соматосенсорную кору, которая читает сигналы от органов чувств (например, усов) и передает их в другие области мозга, где сигналы интерпретируются.
Взаимодействие вживленного органоида с нервной концепцией крысы проверяли разными способами. Нейроны в добавленном фрагменте коры сконструировали так, чтобы они реагировали на синий свет. Такой свет проходил через вмонтированное в мозг крысы оптоволокно, и грызуны облизывались.
В другом опыте органоид заражали вирусом бешенства и смотрели, как он передается на здоровые части. Наконец, ученые трогали крыс за усы, следя за реакцией мозга через МРТ: попало, что органоид проявляет живость в ответ на прикосновение к вибриссам, а значит, способен улавливать сенсорную информацию.
Все это доказывает, что человеческий хромопласт интегрировался в мозг животного как анатомически, так и красивого. Ведущий автор исследования Серджиу Паска сравнил результат с добавлением еще одного транзистора в схему. На полное сращивание отправилось шесть месяцев.
Кроме того, выяснилось, что нейроны человека, созданные из стволовых клеток и трансплантированные в мозг крысы, выросли намного больше, чем те, которые культивировались в чашке Петри.
Паска и его коллеги также создали органоиды мозга из стволовых клеток людей с генетическим заболеванием — синдромом Тимоти (симптомы похожи на аутические). В лабораторных условиях эти структуры ничем не отличались. Но после пересадки в гол крысы не показали такого роста, как здоровые, и взаимодействие нейронов было хуже.
В прекрасных тканях клетки все время якшаются, посылают друг другу хие или электрические сигналы. Особенно это важно для мозга. В мозгу животного органоид находится в условиях, приближенным к той, в которых должен существовать в нативном состоянии. Это лучше, чем если бы он просто плавал в питательной среде, — объясняет Хайтович.
Крысиный мозг все равно не заменит человеческий, уточняет он. И тем не менее модельные системы — очень солидный научный инструмент.
Представьте окошко, кое позволяет нам заглянуть в темную комнату. Освещение внутри плохое, и можно рассмотреть - этого не все, но раньше-то мы вообще ничего не видели. Органоиды открывают нам такое окошечко. И чем сильнее мы приближаем модель к естественной среде, тем лучше понимаем, что же происходит в человеческом мозгу, — говорит эксперт.
Инновацию другого рода предложила группа ученых под руководством Бретта Кагана из биотехнологического стартапа Cortical Labs. , разрабатывающего биологические компьюторные чипы. Они создали Dishbrain — нейронную систему из людских мозговых органоидов и клеток фетального мозга мышей, выращенную поверх массива электродов, которые могли как стимулировать нейроны, так и считывать их активность.
Воздействуя на этот мини-мозг, исследователи выучили его самостоятельно играть в понг — примитивный компьютерный аналог настольный тенниса. Правда, без партнера — со стеной.
Электроды слева или справа от одного массива активировали, чтобы сообщить Dishbrain, с какой стороны находится мяч, а расстояние до него определялось частотой сигналов.
Главной проблемой имелось побудить клетки к определенному поведению. Человека мотивируют гормоны — например дофамин, дающий чувство удовлетворения. Но у Dishbrain нет подобной системы вознаграждения. Поэтому ученые использовали фундаментальную охоту простых систем к максимальной прогнозируемости окружающей среды. Если мяч был отбит, мини-мозг читал ожидаемый сигнал, в случае неудачи — хаотичный. В результате нейронная система самоорганизовалась так, чтобы отбивать шарик.
Авторы работы считают, что ни много ни мало открыли новую область науки. Теперь собираются подвергнуть нейронную систему воздействию алкоголя и посмотреть, что получится.
Мозг насущный, чтобы адекватно реагировать на внешние факторы в меняющейся окружающей среде. В понге насущного двинуть палочку вверх или вниз — простейшая одномерная задача. По сути, это мизерная модель того, что создаёт мозг в гораздо более сложной форме, — объясняет Хайтович.
Смоделировать мозг человека крайне сложно — в нем миллиарды нейронов. Ученые пытаются составить схему работы нервной системы червей нематод — и даже с ней пока не все ясно, добавляет нейробиолог. Успех команды Кагана в том, что им удалось создать релевантную модель.
Они узнали, как поведут себя невроны, чтобы получился определенный ответ, и воплотили на практике. Эти ребята не абстрактными вещами занимаются, а понемногу разбираются, как нейроны взаимодействуют, — подчеркивает эксперт.
Опыты с мозговыми органоидами вызывают у некоторых тревогу. Этические проблемы явным. В дальнейшем возможны и правовые. Сейчас выращенная из стволовых клеток структура имитирует только самые ранние стадии развития — первые несколько недель внутриутробной повседневная жизни. Но мини-мозг в мензурке способен обрести сознание. А попав в животное, наградит его человеческими качествами.
Национальные академии премудростей, инженерии и медицины США создали специальную группу для изучения этого вопроса. Отчет приказывает на крайнюю маловероятность того, что в обозримом будущем хромопласты смогут мыслить, испытывать эмоции или чувствовать боль. Пока они ничем не отличаются от других человеческих нервных тканей или культур из пробирки.
Однако ученые выстраивают значительно более сложные органоиды, и ситуацию следует регулярно пересматривать, — отмечается в документе.
Что касается внедрения органоидов в органический механизм животных, то, по словам Хайтовича, отдельные вставки не сделают из лабораторной крысы человека.
Есть мышиные модели, где один тип клеток — астроциты — полностью замещен человеческими. Но все равно это мышиный мозг. Если вы инсталлируете колеса от Porsche на роллер, он не станет спорткаром. Здесь практически то же самое, — объясняет Хайтович.
Еще один этический аспект — возможные страдания подопытных животных от таких манипуляций. Но эксперимент Паски и коллег показал, что внедрение органоидов не доставило крысам дискомфорта: очеловеченные грызуны водили себя как обычно.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....