Мини-мозги прожили семь лет и сохранили память о своём возрасте
Выращенные в лаборатории миниатюрные органоиды мозга научились «считать» годы.
Выращенные из человеческих стволовых клеток миниатюрные органоиды мозга способны развиваться. Учёные обнаружили, что клетки не просто остаются живыми в лаборатории, а сохраняют молекулярный след пройденных этапов развития.
Исследование было опубликовано 19 августа в журнале Nature. Авторы наблюдали за кортикальными органоидами более пяти лет. Отдельные культуры продолжали жить около семи лет. Для сравнения, предыдущий опубликованный рекорд составлял 694 дня.
Команда изучила 110 органоидов и около 425 тысяч отдельных клеток. По мере взросления у них менялась активность генов, появлялись новые типы нейронов и признаки, характерные для более зрелой человеческой коры. Эти изменения во многом совпадали с тем, что происходит в мозге человека после рождения.
Отдельно исследователи проверили так называемые эпигенетические часы. Они оценивают биологический возраст клеток по изменениям в ДНК. Оказалось, что рассчитанный возраст органоидов довольно точно соответствовал времени, которое клетки провели в лаборатории.
Самый необычный эксперимент провели с клетками разного возраста. Учёные смешали молодые и старые клетки в одном органоиде. Молодые продолжили развитие с ранних стадий, а старые их пропустили. Они почти сразу начали формировать зрелые типы нейронов. То есть клеткам не пришлось «забывать» предыдущий этап и начинать всё сначала.
По словам исследователей, старые клетки способны «записывать» и затем использовать информацию о времени, проведённом в культуре. В одном из экспериментов зрелые клетки сформировали нейроны, на производство которых обычно требуется более двух месяцев, примерно за две недели.
При этом речь не идёт о человеческих воспоминаниях, сознании или способности думать. «Память» здесь означает набор молекулярных и эпигенетических изменений, которые помогают клетке понять, на каком этапе развития она находится.
Учёные считают, что долгоживущие органоиды могут стать новым инструментом для изучения развития человеческого мозга и болезней, связанных с нарушением этого процесса. В перспективе технология позволит наблюдать в лаборатории те этапы созревания мозга, которые у человека растягиваются на годы и практически недоступны для прямого изучения.
Главная задача теперь — научиться получать нужные стадии развития быстрее. Как отмечает Паола Арлотта, исследователям важно использовать способность органоидов «перематывать» время для изучения конкретных процессов.