2019-12-6 00:10 |
Пока «мини-мозги» выращивают для фундаментальных исследований: изучаются механизмы возникновения нервных заболеваний и тяжёлых психических расстройств.
Одно из модных направлений современной биологии — создание и исследование органоидов головного мозга. Так называют его клетки, выращенные «в пробирке». Некоторые учёные озадачены: а вдруг они способны мыслить или чувствовать боль?Представьте, что вы очнулись непонятно где. Ничего не видите и не слышите. И не чувствуете ничего, кроме бесконечного ужаса. Именно так могут «ощущать» себя «мини-мозги», выращенные в лаборатории.О том, возможно ли такое и для чего это вообще понадобилось учёным, «АиФ» беседует с младшим научным сотрудником Института цитологии и генетики СО РАН Татьяной Шнайдер. Она руководит экспериментом по изучению органоидов в этом институте Новосибирского Академгородка.Каждый из нас когда-то был шариком...Дмитрий Писаренко, АиФ.ru: Татьяна, можно ли называть выращенные в лаборатории клетки «мини-мозгом»?Татьяна Шнайдер: Это просто популярное название. В научных статьях так, конечно, не пишут. Мы называем их «органоиды головного мозга».Строго говоря, это и не «мини-мозг», поскольку он не является миниатюрной копией мозга человека, а представляет собой его маленький кусочек. Мозг пока невозможно создать даже в столь крохотном масштабе. Ведь в нём очень много разных отделов. И их ещё не научились выращивать в такой структуре одновременно.— Из чего же получают эти органоиды?— Из стволовых клеток. Все органы человека образуются из одного типа клеток: эмбриональных стволовых. Каждый из нас когда-то, будучи зародышем, представлял собой маленький шарик, состоящий из 200 с небольшим клеток. Затем они делились, и со временем из них возникли все наши органы.Однако во взрослом организме эмбриональных стволовых клеток нет. Где их взять? В 2006 году учёные научились делать то, что называется репрограммированием клеток: берутся клетки взрослого организма и при помощи специальных манипуляций их настройки «откатываются» до состояния эмбриональных стволовых. За эту технологию в 2012 году британцу Джону Гёрдону и японцу Синъе Яманаке дали Нобелевскую премию.Мы в нашем институте берём эти взрослые клетки с верхних слоёв кожи донора. Процедура безболезненная. Из них в итоге получаем органоиды головного мозга.— Где же они «живут»? Действительно в пробирках?— Их выращивают в чашках Петри в большом количестве питательной среды. Ещё их нужно постоянно качать: у нас есть прибор, который совершает круговые движения с чашками Петри. Необходимо, чтобы жидкость, в которой живут органоиды, тщательно перемешивалась и питательные вещества проникали внутрь «мини-мозга» (ладно, будем его так называть).Обычно они растут большими группами, чтобы им было весело (смеётся). В лаборатории у нас бывает до 10 чашек одновременно. Думаю, за всё время исследований мы навыращивали уже несколько тысяч «мини-мозгов».— Ого! Как же вы их различаете? Имена им даёте?— Мы их любим, заботимся о них, но имена пока не даём. А так они одинаковые, выглядят как небольшие шарики.— Выращенные клетки действительно являются нейронами или только имитируют их?— Это действительно нейроны. Мы воспроизводим в лаборатории нормальный процесс нейрогенеза человека, который происходит в первые три месяца после оплодотворения. Все события — деление клеток, их миграция, появление первых нейронов — там, без сомнения, есть. И связи между клетками — синапсы — тоже возникают, как у настоящих нейронов.«Моделируем болезнь в лаборатории»— Для чего всё это нужно?— Пока лишь для фундаментальных исследований: изучаются механизмы возникновения нервных заболеваний и тяжёлых психических расстройств, таких, как шизофрения, аутизм, болезни Альцгеймера и Паркинсона. Но со временем на подобных моделях будут искать способы лечения этих заболеваний, тестировать лекарственные препараты. Разговоры об этом ведутся, публикуются научные работы.Кстати, один раз органоиды мозга уже помогли в поиске лекарства. В 2014 году случилась пандемия вируса Зика. А этот вирус вызывает микроцефалию у плода. Несколько групп учёных исследовали на органоидах, как он проникает в клетки головного мозга, что с ними делает... И даже протестировали действие лекарственных препаратов, показали, что от них есть эффект. Насколько я знаю, сейчас эти препараты проходят доклинические испытания.Есть огромное количество генетических заболеваний с неизученными механизмами. У нас около 25 тыс. генов, мутации во многих из них приводят к различным заболеваниям. Задача подобных исследований — узнать, в какой момент и в каких клетках возникает патология, выяснить, что это за механизм и можно ли на него повлиять, чтобы избежать заболевания. По многим (в том числе этическим) причинам изучать на людях мы это не можем. А вот «мини-мозги» — очень удобная модель для исследований.— А в вашем институте что именно на них изучают, какую патологию?— Умственную отсталость. У человека есть ген CNTN6, функция которого пока плохо изучена. Наши коллеги из Томска обнаружили у нескольких пациентов с умственной отсталостью мутации этого гена. Мы хотим понять, есть ли связь между его «поломками» и патологией развития мозга на самой ранней его стадии. Изучаем, что именно вызывает этот ген в головном мозге. По сути, моделируем болезнь в лабораторных условиях.— И есть результаты?— Мы уже видим большие различия между органоидами, выращенными от здорового донора, и теми, что получены от человека с умственной отсталостью, носителя мутации гена CNTN6. Сейчас как раз готовим большую публикацию для научного журнала.Нарастите мне мозг!— Всех волнует вопрос: способен ли такой «мини-мозг» мыслить? Американский биолог Элан Охайон утверждает, что скоро этическая грань в выращивании органоидов будет преодолена: они научатся чувствовать боль. Это так?— В последнее время много говорят о необходимости определить этический статус органоидов мозга. Думаю, в ближайшие пару лет этот вопрос станут подробно обсуждать на всяких комиссиях. Но как человек, который сам их выращивает и понимает, чем же они являются, могу совершенно точно сказать: никакой это не полноценный мозг, и быть им он не может. Для возникновения мыслительной деятельности необходимо много клеток, гораздо больше, чем есть сейчас, причём из разных отделов головного мозга. Повторюсь, вырастить их вместе пока невозможно.А что касается боли, то нужны рецепторы, которые будут её воспринимать. У органоидов их тоже нет. Как нет и органов чувств, тех входных антенн, которые могли бы получать сигналы из внешней среды.— Но в будущем они могут начать мыслить?— Это философский вопрос. Полагаю, лет через 20 он станет актуальным. Но не сейчас.— Вот ещё одна новость: в Калифорнийском университете в Сан-Диего создали «мини-мозг» с такой же электрической активностью, как у мозга недоношенных младенцев.— Была такая научная публикация. Но тут дело в том, как это прочитать. Учёные смогли показать, что электроактивность, снятая с выращенных ими органоидов, напоминает электроактивность мозга недоношенных детей. Напоминает! Это вовсе не значит, что данные структуры одинаково функционируют.С другой стороны, о чём это говорит? О том, что система очень хорошая. И что в подобных клеточных культурах можно получать достаточно зрелые нейроны, которые по своим характеристикам соответствуют нейронам человека.— Раз система хорошая, не может ли она эволюционировать сама по себе? Допустим, ушли вы вечером с работы, утром вернулись — а чашка Петри до краёв забита мыслящей субстанцией!— Нейрогенез человека — крайне сложный и очень длительный процесс. И размер мозга в нём имеет значение, и много чего ещё. Например, важно, что в нашем мозге есть кровеносные сосуды, благодаря им он растёт. А в органоидах их нет. Правда, учёные уже представляют, как выращивать мозги с сосудами. Об этом сейчас тоже много пишут.— Возможно ли в будущем выращивание мозгов с целью трансплантации? Хотя бы частично: например, чтобы нарастить ту долю мозга, которая отвечает за определённые способности, которых человеку не хватает.— К таким апгрейдам способностей, когда человек хочет стать чуть умнее или талантливее в изучении языков, я отношусь скептически. Вряд ли выращивание органоидов тут поможет. Но, пожалуй, можно будет решать не менее важную проблему, связанную с черепно-мозговыми травмами. Бывает, что из-за аварии или какого-то происшествия часть мозга разрушена, и её необходимо «подлатать». Вот в этом направлении медицина сможет двигаться.Но глядя на те темпы, которыми сейчас развивается биология, я бы ничему не удивилась. Через сто лет будет возможно такое, что мы сейчас и представить себе не можем.
Подробнее читайте на aif.ru ...
