Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Biohacking
  • M-Health
  • bio-mol-tekst-2021

Нейросферы на нейлоне

Ученые случайно создали органоиды мозга на скаффолдах для скрининга лекарств

Наталья Быкова, пресс-служба ИТЭБ РАН

Каркасы из ультратонких нейлоновых волокон позволяют моделировать работу мозга с учетом взаимодействия нейронов с внеклеточным матриксом. Результаты опубликованы в журнале ACS Chemical Neuroscience (Antonova et al., Rapid Generation of Neurospheres from Hippocampal Neurons Using Extracellular-Matrix-Mimetic Scaffolds).

Создание трехмерных органоидов – выращенных в пробирке тканей, по строению очень близких к отдельным частям настоящих органов, - относительно новое направление в науке. Первые органоиды, представлявшие собой миниатюрное подобие человеческого мозга, были получены в Австрии в 2013 году. В последующие годы эта область развивалась достаточно бурно: были представлены органоиды почек, печени, легких, сетчатки глаза. Эти протоструктуры считаются многообещающим инструментом для биологических и медицинских исследований. Но методы их создания пока не совершенны. В частности, выращивание из стволовых клеток человека 3D-органоидов мозга имеет существенный недостаток: не учитывает влияние внеклеточного матрикса среды (ВКМ), который играет ключевую роль не только во время развития, но и в физиологических и патологических состояниях взрослого мозга.

Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН предложили новый метод получения «мини-мозга». Он заключается в создании нейросфер на ультратонких нейлоновых нановолокнах, близких по размеру к структурам внеклеточного матрикса мозга. Идея разработки такой технологии родилась случайно, в ходе другого исследования – роста нейронов гиппокампа крысы на скаффолдах из ультратонких нановолокон.

«Изначально мы исследовали влияния нанотопологии материала на рост отростков нейронов с целью получения материаладля ускоренной регенерации поврежденных нервов, – рассказывает один из авторов работы, научный сотрудник ИТЭБ РАН Ольга Антонова. – Было замечено, что при достаточно низкой плотности клеток начинают формироваться органоиды. Обычно их получают при более высокой плотности. Это наблюдение переросло в отдельное исследование. Оказалось, что рост нейросфер стимулируют наши скаффолды – близкие по размеру cтруктурам ВКМ, они ускоряют миграцию клеток и обеспечивают благоприятную среду для выживания астроцитов в составе нейросферы. В дальнейшем мы выяснили роль рецепторов адгезии семейства интегринов в процессе миграции нейронов на подложке и образовании нейросфер и доказали, что полученные нейросферы имеют большую функциональную активность по сравнению с одиночными клетками, выращенными в 2D-культуре, то есть наилучшим образом имитируют живую нервную ткань».

Главное преимущество нового метода – возможность исследования внеклеточных взаимодействий (клетка – матрикс). Кроме того, отмечают авторы работы, использование нового подхода позволяет оптимизировать исследовательский процесс. Во-первых, более экономно, примерно в 1,5-2 раза, расходовать биоматериал – клетки для получения нейросфер. Во-вторых, достаточно быстро, всего за 1 день создавать органоиды, тогда как у исследователей, ранее получавших «плавающие», не прикрепленные нейросферы из нейронов гиппокампа, этот процесс занимал 6-7 дней. Также предложенный метод позволяет более эффективно проводить микроскопические и электрофизиологические исследования, так как нейросферы оказываются прикрепленными к подложке.

По словам ученых, созданные 3D-органоиды могут быть использованы для скрининга лекарственных препаратов, моделирования процессов развития мозга и исследования нейродегенеративных заболеваний (болезнь Альцгеймера и Паркинсона). Дальнейшая работа группы будет связана с детальным исследованием механизмов взаимодействия нейронов с ультратонкими волокнами, имитирующими внеклеточный матрикс.

Работа поддержана грантом РНФ № 19-74-10097

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

искусственные органы мозг Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Органоиды с глазами

Органоиды мозга самопроизвольно формируют глазные бокалы – эмбриональные предшественники глаз, которые реагируют на свет.

читать

Биореактор для органоидов

Конструкция включает лунки, к которым подведены микрофлюидные каналы, доставляющие к органоидам мозга питательную среду и препараты.

читать

Нейроны плюс электроника

Биоэлектронные системы, объединенные с миниатюрной моделью мозга, позволили ученым исследовать организацию и функции нейронных сетей.

читать

Плоский мозг

Органоиды мозга, состоящие из 3D-напечатанных каркасов, засеянных стволовыми клетками, самостоятельно формируют извилины.

читать

Самосознание органоидов

Могут ли органоиды мозга испытывать «бесконечный ужас» от осознания того, что они существуют отдельно от тела?

читать