Ученые из Гарвардского университета вырастили миниатюрные аналоги человеческого мозга (мозговые органоиды из стволовых клеток) которые прожили в лаборатории рекордные шесть лет. За это время ткань не только полностью созрела, но и продемонстрировала наличие «клеточной памяти», позволившей клеткам развиваться с ускорением. Результаты исследования опубликованы в Nature.
Раньше такие лабораторные ткани погибали спустя несколько месяцев, но исследователям удалось продлить их жизнь, добавив в питательную среду специальные вещества. Они стимулировали электрическую активность нейронов, имитируя естественные процессы, происходящие в эмбрионе. Оказалось, что органоиды развиваются в строгом соответствии с биологическим возрастом человека: изменения в их ДНК, синапсах и электрических сигналах полностью совпадали с естественным старением настоящего мозга.
В ходе эксперимента биологи разделили клетки из старого и молодого органоидов, а затем смешали их, чтобы запустить развитие новой ткани. Клетки из шестилетней культуры «вспомнили» свой возраст и пропустили несколько месяцев развития. Они сразу начали производить зрелые нейроны, в то время как молодые клетки только приступили к формированию. Это доказало, что искусственный мозг способен запоминать время, проведенное в лаборатории.
«По прошествии времени в пробирке клетки приобретали свойства, аналогичные тем, что формируются в живом мозге за тот же период», — отметила автор исследования, профессор Паола Арлотта. По ее словам, эти системы обладают клеточной памятью, позволяющей им быстрее достигать стадий развития, на которые обычно уходят месяцы.
В 2024 году ученые уже представили химерные органоиды, содержащие клетки разных людей, что позволило приблизиться к пониманию индивидуальных реакций на препараты. Однако именно шестилетний срок жизни новой ткани стал прорывом, так как дал возможность изучать поздние стадии развития мозга в динамике. Поскольку человеческий мозг уникален, опыты на животных часто не дают точных данных о механизмах развития аутизма, шизофрении или болезни Альцгеймера.
Теперь биологи смогут перепрограммировать клетки крови пациентов в стволовые, а затем вырастить из них персонализированный мини-мозг. На таких моделях можно тестировать лекарства и предсказывать реакцию организма до начала реальных клинических испытаний. В будущем эти данные планируют объединять с искусственным интеллектом для создания цифровых двойников, которые помогут точнее подбирать терапию для каждого человека.
Ранее ученые соединили три «мини-мозга» человека в пробирке и получили неожиданный результат.