Развитие мозга идет поэтапно, и для формирования точных нейронных связей важно, чтобы одни клетки появлялись раньше других. Новое исследование показало, что миниатюрные модели мозга, так называемые органоиды, могут не соблюдать такую последовательность. Речь идет о клеточных структурах, выращенных в лаборатории, которые имитируют строение и работу полноценного мозга.
Такие органоиды используют для изучения нарушений развития, которые могут возникать еще во время внутриутробного периода. По словам соавтора работы, нейробиолога Института науки и технологий Австрии Саймона Хиппенмейера, при сбое в этой тонкой временной настройке могут развиваться, например, макроцефалия и микроцефалия. Исследование опубликовано 12 августа в журнале Nature.
Чтобы понять, насколько органоиды похожи на настоящий мозг, ученые сверили данные по развитию эмбрионального мозга мышей с моделями, выращенными из эмбриональных стволовых клеток мыши. В обычном мозге клетки-предшественники нейронов сначала наращивают число своих потомков, а затем начинают формировать нейроны и глиальные клетки. В органоидах же часть таких клеток слишком рано переходила к образованию нейронов, тогда как другие продолжали активно делиться.
Кроме того, в норме клетки на поздних стадиях развития дают меньше потомков, чем на ранних. В органоидах эта закономерность не сохранялась: потомков становилось больше независимо от стадии. Также примерно у трети клеток-предшественников оказалась ограничена судьба — они могли сформировать только один из типов нейронов и не переходили к другому.
Ученые считают, что дело может быть в отсутствии в органоидах ряда внешних сигналов, которые есть в живом мозге. В реальной ткани на развитие влияют сосуды, внеклеточные структуры и обменные сигналы, а в лабораторной модели этого нет. Независимый нейробиолог Университета Женевы Дени Жабудон отметил, что именно окружение клеток, по
