Учёные создали миниатюрные мозги, которые «помнят» время своего развития
Учёные создали органоиды человеческого мозга, способные сохранять информацию о том, сколько времени они развивались. Полученные из стволовых клеток миниатюрные модели мозга удалось поддерживать в лаборатории почти шесть лет, что стало самым продолжительным сроком наблюдения за подобными органоидами.
Исследователи из разных лабораторий изучали десятки органоидов с помощью генетических, микроскопических и электрофизиологических методов. Они обнаружили, что многие типы клеток продолжали созревать на протяжении всего эксперимента. В органоидах, в частности, появлялись астроциты, участвующие в поддержании гематоэнцефалического барьера, и олигодендроциты, формирующие миелиновую оболочку нервных волокон.
При этом количество нейронов постепенно уменьшалось. Однако учёные обнаружили способ поддерживать их жизнеспособность дольше: клетки сохраняли спонтанную электрическую активность, а органоиды выращивали в питательной среде, химический состав которой ближе к условиям центральной нервной системы.
Особенно интересным оказалось то, что клетки, по-видимому, сохраняют молекулярную память о своём возрасте. Для проверки исследователи разделяли органоиды на отдельные клетки, а затем собирали их заново. Полученные структуры получили название «химероиды».
Клетки старых органоидов продолжали вести себя как более зрелые даже после повторного объединения. Например, химероид, собранный из старых клеток, уже через 15 дней формировал потомков, соответствующих более поздней стадии развития, хотя при обычном развитии на это потребовалось бы около двух месяцев.
Когда старые и молодые клетки объединяли, они частично переходили в более молодое молекулярное состояние, но всё равно сохраняли признаки предыдущего периода развития.
Исследователи предполагают, что в клетках существует внутренняя биологическая система отсчёта времени, задающая темп развития мозга. Точный молекулярный механизм этих «часов» пока неизвестен.
Продолжительное выращивание органоидов позволит изучать процессы созревания человеческого мозга после рождения, которые практически невозможно наблюдать непосредственно у человека. Учёные рассчитывают использовать такие модели для исследования молекулярных, структурных и функциональных изменений нервной системы.
Исследование в журнале Nature.