Исследователи БАС пытаются воссоздать спинной мозг человека на микрочипе

Cedars-Sinai Board of Governors Regenerative Medicine Institute

Исследование, финансируемое Национальным институтом здоровья США и американской Ассоциацией БАС, приближает момент, когда будет можно проводить испытания персонализированных лекарств для людей с неврологическими нарушениями.

С помощью клеточных технологий и чипов для выращивания тканей ученые из Национального института здоровья США использовали стволовые клетки из кожи человека для создания связей между нейронами и кровеносными сосудами. Такие связи, возможно, формируются в спинном мозге во время эмбрионального развития. Созданная система может имитировать жизненно важные сегменты нервной системы. Это, в свою очередь, повышает вероятность, что когда-нибудь ее можно будет использовать для разработок персонализированной терапии неврологических нарушений.

Что сделали ученые

Команда исследователей под руководством доктора Самуэля Сансеса и доктора Клайва Свендсена из Института регенеративной медицины Cedars-Sinai в Лос-Анджелесе вырастила из стволовых клеток нейроны спинного мозга и эпителиальные клетки, которые выстилают стенки кровеносных сосудов.

В большинстве опытов каждую клеточную культуру поместили в одну из двух камер, расположенных в пластиковых чипах размером с палец, и создали условия для роста. Через шесть дней ученые заметили, что растущие нейроны полностью покрыли камеры. А клетки растущих кровеносных сосудов не только «выстилали» поверхность своих камер, но и проросли через отверстия в их стенках и связались с расположенными по соседству нейронами. В результате такое взаимодействие ускорило созревание обоих типов клеток: нейроны активнее передавали импульс, и в обеих клеточных культурах была отмечена генная активность, которая в норме наблюдается в клетках спинного мозга эмбриона.

В чем уникальность технологии

Несколько программ по созданию чипов для выращивания тканей финансируется Национальным институтом здоровья США с 2012 года. В отличие от традиционных чашек Петри в чипах клетки можно выращивать в условиях, гораздо более приближенных к жизни.

Чашка Петри — стеклянное или пластиковое изделие, больше похожее на крышку, чем, собственно, банку. Используется в микробиологии. Самые распространенные варианты имеют диаметр порядка 50−100 мм и высоту около 15 мм. Чашка Петри.

С помощью микропроцессорных технологий можно делать чипы с воссозданной трехмерной структурой жизненно важных органов, а также моделировать такие пространства, которые в норме есть в организме и позволяют жидкости нормально циркулировать вокруг клеток. Оба этих фактора могут повлиять на нормальный рост органов. И это доказывают результаты приведенного исследования.

Чипы позволили ученым вырастить вместе нейроны и кровеносные сосуды, что до сих пор не получалось сделать в обычных чашках Петри. И хотя дальнейший генетический анализ показал, что, скорее всего, клетки находились на ранней стадии формирования спинного мозга эмбриона, ученые все же считают, что это перспективное начало: вскоре, возможно, удастся создать чип, который будет имитировать человеческую нервную систему.

Статья

Sances et al. Human iPSC-Derived Endothelial Cells and Microengineered Organ-Chip Enhance Neuronal Development, April 10, 2018, Stem Cell Reports; DOI: 10.1016/j.stemcr.2018.02.012

Источник