Курсы валют
USD 57,5118 −0,0588
EUR 67,8927 −0,0406
USD 57,4 825 −0,0150
EUR 67, 7400 0,0525
USD 57,5 120 −0,0470
EUR 67,7 738 0,0282
USD 57,5100 57,6400
EUR 67,7500 67,9200
покупка продажа
57,5100 57,6400
67,7500 67,9200
23.10 — 30.10
57,5000
67,9800
BRENT 57,75 −0,33
Золото 1279,89 −0,01
ММВБ 2071,83 0,04
Главная Новости Аналитика Мозг из пробирки: как выращивают искусственные органы
Мозг из пробирки: как выращивают искусственные органы

Мозг из пробирки: как выращивают искусственные органы

Источник: Forbes Russia |

Великим достижением начала XX века было то, что люди научились культивировать клетки млекопитающих вне организма. Вначале это культивирование происходило в висячей капле, без прикрепления клеток к поверхности. То есть капля свешивалась, и в этой капле, ни к чему не прикрепленные, плавали клетки. Потом техника стала совершенствоваться, и мы научились растить клетки в чашках Петри, рассматривая в микроскоп, что с ними происходит. Это достижение дало мощный импульс развитию клеточной биологии и генетики.  

 

С развитием технологий у исследователей появилась возможность изучать уже не плоские культуры, а трехмерные, или, как их стали сейчас называть, органоиды. Подобное направление появилось совсем недавно, буквально в последние пять лет.

 

Понятно, что у ученых всегда было желание собрать какой-нибудь объемный орган, но надо понимать, что в процессе онтогенеза (индивидуального формирования организма) его никто не собирает «снаружи» — клетки сами по себе находят нужное место. А те, которые не нашли, погибают, не получив помощи от соседних клеток. Здесь же задача обратная: собрать различные клетки так, чтобы они были дружны между собой и продолжали расти. Это удается сделать не для всех типов клеток и культур. Но за последнее время наметился очень большой прогресс в искусственном выращивании органов.

 

В 2013 году австрийскими учеными было опубликовано пионерское исследование, в котором описывалось выращивание трехмерной структуры, напоминающей головной мозг.

 

Эта структура достигла размера в несколько миллиметров и получила название церебрального органоида. Исследователи работали со стволовыми клетками человека и, как и многие, выращивали их в чашке, на плоской поверхности, но потом решили оторвать от поверхности и перенести клетки в плавающую, суспензионную культуру. Для этого они поместили их в биореактор, который все время перемешивал делящиеся клетки и не давал им прикрепиться к поверхности. Группы делящихся клеток формировали маленькие сферы, а потом, что удивительно, эти сферы стали все больше и больше увеличиваться в размерах. Оказалось, что в биореакторе, — в условиях, когда мы активно меняем культуральную среду вокруг растущей ткани и тем самым обеспечиваем клетки кислородом и питанием, — в этих растущих сфероидах протекают процессы, сходные с природными. Там идет специализация клеток и формирование структуры органа.

 

Ученые использовали в своих экспериментах эмбриональные стволовые клетки, в которых во время специализации в нейроны, конечно же, проявляется и потенциал формирования всей структуры мозга. И когда нейрональной культуре предоставили возможность расти в трехмерном пространстве, получились зачатки мозга. Более детальный анализ этих органоидов показал, что в них происходят процессы, похожие на те, что происходят в мозге человека. Удивительным образом получилось, что вне человеческого организма, — а исследователи использовали и эмбриональные стволовые и репрограммированные стволовые клетки в качестве источника нейронов, — сформировались структуры, соответствующие такому уникальному органу, как мозг. Более того, в случае использования репрограммированных клеток от больных микроцефалией (болезнью недоразвитого мозга) в культуре образовывались недоразвитые церебральные органоиды.

 

Понятно, что у ученых всегда было желание собрать какой-нибудь объемный орган, но надо понимать, что в процессе онтогенеза (индивидуального формирования организма) его никто не собирает «снаружи» — клетки сами по себе находят нужное место. А те, которые не нашли, погибают, не получив помощи от соседних клеток. Здесь же задача обратная: собрать различные клетки так, чтобы они были дружны между собой и продолжали расти. Это удается сделать не для всех типов клеток и культур. Но за последнее время наметился очень большой прогресс в искусственном выращивании органов.

 

В 2013 году австрийскими учеными было опубликовано пионерское исследование, в котором описывалось выращивание трехмерной структуры, напоминающей головной мозг.

 

Эта структура достигла размера в несколько миллиметров и получила название церебрального органоида. Исследователи работали со стволовыми клетками человека и, как и многие, выращивали их в чашке, на плоской поверхности, но потом решили оторвать от поверхности и перенести клетки в плавающую, суспензионную культуру. Для этого они поместили их в биореактор, который все время перемешивал делящиеся клетки и не давал им прикрепиться к поверхности. Группы делящихся клеток формировали маленькие сферы, а потом, что удивительно, эти сферы стали все больше и больше увеличиваться в размерах. Оказалось, что в биореакторе, — в условиях, когда мы активно меняем культуральную среду вокруг растущей ткани и тем самым обеспечиваем клетки кислородом и питанием, — в этих растущих сфероидах протекают процессы, сходные с природными. Там идет специализация клеток и формирование структуры органа.

 

Ученые использовали в своих экспериментах эмбриональные стволовые клетки, в которых во время специализации в нейроны, конечно же, проявляется и потенциал формирования всей структуры мозга. И когда нейрональной культуре предоставили возможность расти в трехмерном пространстве, получились зачатки мозга. Более детальный анализ этих органоидов показал, что в них происходят процессы, похожие на те, что происходят в мозге человека. Удивительным образом получилось, что вне человеческого организма, — а исследователи использовали и эмбриональные стволовые и репрограммированные стволовые клетки в качестве источника нейронов, — сформировались структуры, соответствующие такому уникальному органу, как мозг. Более того, в случае использования репрограммированных клеток от больных микроцефалией (болезнью недоразвитого мозга) в культуре образовывались недоразвитые церебральные органоиды.

 

Таким образом, получилось, что мы, с одной стороны, начали создавать что-то вне человеческого организма в  лаборатории, а затем, чтобы получить более адекватную модель, перенесли это в животное, как в биореактор.  Но и в этом случае органоид полностью имитировал то, что происходит в организме человека.

 

Органоиды дают сегодня уникальную возможность использовать их в первую очередь для разработки новых технологий, для поиска новых лекарств, для моделирования тех или иных заболеваний. Это уже относится не столько к области научного знания, сколько к его использованию для разработки определенной технологии создания человеческих органов.

 

Сергей Киселев
заведующий лабораторией эпигенетики Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН

Поделитесь с друзьями
Оставить комментарий
Рубрики
Аналитика
Еще от Forbes Russia