- Йога начинающим видео
- Хулахуп танец видео
- Смотреть моя тренировка видео
- Видео тренировки александра емельяненко
- Как правильно крутить обруч на бедрах видео
- Тренировки в кудо видео
- Тренировки рой джонса видео
- Йога онлайн смотреть видео
- Тренировки костя дзю видео
- Видео тренировки роя джонса
- Видео спинальной
- Айенгар йога видео
- Йога для женщин на видео
- Правильно крутить обруч видео
- Плиометрические отжимания видео
- Новости
Управление Здравоохранения Евпаторийского городского совета (С)2011
67 гостей
ліліпут думки
- Як і навіщо біологи виростили «в пробірці» мініатюрний людський мозок Зріз органоида, пофарбований...
- культурні нейрони
- Що нового
- Про користь мозку
- Не все так просто
Як і навіщо біологи виростили «в пробірці» мініатюрний людський мозок

Зріз органоида, пофарбований маркерами різних нейронів
Австрійські вчені вперше виростили зі стовбурових клітин мініатюрну подібність людського мозку. Строго кажучи, те, що у них вийшло, повноцінним мозком назвати не можна. Однак цей «церебральний органоид», як прозвали його автори, володіє багатьма властивостями свого прототипу: в ньому є різні відділи, його нейрони взаємодіють між собою і формують функціональні групи, в процесі його росту в біореакторі відбувається характерна для нормального розвитку міграція нейронів. Як цього вдалося досягти і навіщо вченим взагалі знадобилося вирощувати мозок в пробірці?
Органи на виріст
Важливість досліджень по створенню штучних органів очевидна. Штучні органи при трансплантації мають значні переваги над звичайними донорськими. По-перше, для їх створення можна використовувати власний клітинний матеріал пацієнта, що дозволяє уникнути відторгнення. По-друге, штучні органи для кожної конкретної людини можна вирощувати відразу, не чекаючи появи відповідного донора.
За останні кілька років ці дослідження розвинулися в цілу область, в якій навіть позначилися два напрямки. Одні вчені для створення штучних органів використовують техніку децеллюлярізаціі, при якій донорські органи очищаються від клітин, а залишився безклітковий матрикс заселяється новими, отриманими із зруйнованих тканин або зі стовбурових клітин реципієнта. Інші дослідники намагаються використовувати стовбурові клітини самі по собі і створювати штучні органи буквально «з нуля».
Стовбуровими називають клітини різних типів, які об'єднані тим, що можуть диференціюватися в безліч різних зрілих клітин організму. З таких клітин складається ембріон на ранній стадії розвитку, але з часом їх частка в організмі падає. Втім, вже сьогодні учениеумеют отримувати стовбурові клітини з диференційованих зрілих клітин організму, активуючи в них певні гени раннього розвитку. Робиться це або за допомогою введення спеціальних генетичних конструкцій, або, як було нещодавно показано, навіть без них - за допомогою хімічної активації. Такі штучно отримані стовбурові клітини називають індукованими плюрипотентними клітинами (iPS). Як і звичайні ембріональні стовбурові клітини, вони можуть перетворюватися практично в будь-яку клітину організму (тобто мають властивість плюріпотентності) - для цього потрібно лише підібрати необхідні умови.
Використовуючи як індуковані, так і ембріональні стовбурові клітини, вчені сьогодні створюють все більш складні органи. В останні роки було створено штучний сечовий міхур, який навіть вдалося використати для трансплантації, а також нирка і печінка. Крім того, зовсім недавно вдалося виростити штучне серце на основі бесклеточного матриксу миші і індукованих стовбурових клітин людини.
культурні нейрони
Але чи можна за допомогою стовбурових клітин створити нервову тканину або навіть мозок? З точки зору потреб трансплантації це абсолютно безглуздо: ви ж не хочете, щоб вам пересадили чужий мозок? Однак ж саме по собі це дуже цікаво. Наскільки фантастично складна структура нервової тканини визначається внутрішніми властивостями клітин? Якою мірою мозок формується самостійно - у відриві від решти організму?
У 2008 році дослідники з Бельгії та Франції виявили, що ембріональні стовбурові клітини миші, культивовані in vitro, здатні відтворювати основні етапи розвитку кори головного мозку. Клітини, поміщені в чашку Петрі зі спеціальною середовищем, утворювали послідовні популяції нейронів, які при розвитку справжнього мозку шар за шаром формують кору. Спочатку формувалися нейроепітеліальние клітини-попередники - недиференційовані клітини, які в процесі ембріонального розвитку дають початок нервовій системі. Потім з них утворювалися астроцити (допоміжні клітини, «обслуговуючі» нейрони) і пірамідальні клітини (основні нейрони кори головного мозку). Пірамідальні клітини, в свою чергу, диференціювалися на різні підтипи коркових нейронів - причому порядок появи різних клітинних популяцій відповідав тому, що спостерігається під час розвитку справжнього мозку.
У тому ж році японські вчені показали, що отримані з ембріональних стовбурових клітин нейрони здатні формувати концентричні шари, які демонструють властивості різних верств і регіонів кори головного мозку. Порядок появи різних популяцій нервових клітин тут також відповідав тому, що спостерігається in vivo: з нейроепітеліальних клітин формувалися коркові нейрони, які потім диференціювалися на різні підтипи.
У цьому дослідженні, на відміну від попереднього, автори додатково показали, як можна управляти зростанням нейронів на чашках, додаючи ті чи інші фактори росту - з'єднання, за допомогою яких різні клітини «розмовляють» один з одним на хімічному рівні. Виявилося, що шляхом додавання різних факторів росту можна довільно міняти регіональну ідентичність нейронів. Крім того, дослідники змогли, сповільнюючи або прискорюючи диференціювання клітин, вибірково отримувати різні шари кори.
Нарешті, в останні два роки було показано, що з ембріональних стовбурових клітин може формуватися повноцінний очної келих (виріст мозку ембріона, з якого утворюється сітківка ока) і навіть сітківка з високоорганізованої шаруватою структурою.
box # 1417674
Що нового
У недавньому дослідженні вченим нарешті вдалося створити зі стовбурових клітин НЕ шматочок нервової тканини, а цілу модель ембріонального мозку. Вчені з Інституту молекулярних біотехнологій Австрійської академії наук (IMBA) показали, що отримані зі стовбурових клітин нейрони при приміщенні їх в відповідні умови самоорганізуються і утворюють подобу мозку людського ембріона. Мініатюрному мозку дали назву «церебрального органоида» - тому що назвати його повноцінним органом все-таки не можна.
Для створення «міні-мозку» автори використовували два типи стовбурових клітин: і звичайні ембріональні, і індуковані, отримані шляхом перепрограмування фібробластів шкіри. Клітини поміщали в спеціальну середу, яка містила необхідні поживні речовини і фактори росту. З обох типів клітин утворилися згустки нейроепітеліальние тканини. Їх переносили в краплі живильного синтетичного гелю, який заміняв клітинам позаклітинний матрикс. Позаклітинний матрикс - це структура, що складається в основному з білків і виконує «архітектурну» і транспортну роль у всіх тканинах і органах. Він визначає просторові властивості тканини, бере участь в міграції клітин, а також містить іммобілізовані фактори росту, які здатні стимулювати клітинну диференціацію «на місцях». Саме такі структури використовуються для створення штучних органів на основі бесклеточного матриксу, про які вже йшлося вище.
Потім краплі гелю c клітинами переносили в біореактор - фактично просто обертається стерильний посуд з керованими температурою і газовим складом. Там клітини протягом декількох тижнів дозрівали і диференціювалися.

Розвиток органоида, отриманого з клітин здорової людини (зверху) і людини з мікроцефалією (знизу).
Приблизно через два тижні в біореакторі з'являлися перші «церебральні органели» діаметром від двох до чотирьох міліметрів. Зовні вони не були схожі на маленький мозок, але їх внутрішній устрій було дивно схоже з натуральним прототипом. По-перше, всередині органоїдів з'являлася порожнину, аналогічна мозковим шлуночків. По-друге, різні зони органоида відповідали різним відділам головного мозку: заднього, середнього і переднього, а «передній мозок» навіть демонстрував подальшу диференціацію на частки - це вдалося показати за допомогою мічених флуоресцентними маркерами антитіл до специфічних антигенів різних типів клітин.
У міру розвитку органоида сумарна кількість клітин, характерних для переднього відділу мозку, збільшувалася, а заднього - зменшувалася. Саме так і відбувається при формуванні мозку in vivo. Нервова тканина дифференцировалась на шари, відповідні мозкової оболонки, гиппокампу, корі, сітківці ока і судинному сплетіння (структурі, яка в шлуночках мозку виробляє спинномозкову рідину).
В шарі, відповідному корі головного мозку, відбувалася подальша диференціація. Клітини радіальної глії, які утворюються з вихідних клітин, формували вентрікулярную і прилеглу до неї субвентрікулярной зони (обидві вони служать основним джерелом нових нейронів при розвитку мозку) .Субвентрікулярная зона, в свою чергу, поділялася на зовнішній і внутрішній шари - диференціація, характерна тільки для людини . Надалі клітини радіальної глії теж диференціювалися і навіть мігрували з внутрішніх областей органоида назовні, утворюючи зовнішні шари нейронів кори. Ці нейрони, дозріваючи, формували взаємодіючі між собою аксони і демонстрували кальцієві осциляції, які служать ознакою активності - виріс зі стовбурових клітин «міні-мозок» починав працювати!
Про користь мозку
Авторам роботи, проте, здалося недостатнім просто продемонструвати те, наскільки далеко може зайти розвиток мозку без участі інших частин організму. Щоб показати, як вийшов органоид можна використовувати в практичних цілях, вчені вирішили виростити міні-мозок з клітин пацієнта з мікроцефалією.

МРТ головного мозку новонародженого з мікроцефалією (зверху) і здорового мозку (знизу).
Мікроцефалія - це захворювання, яке характеризується значним зменшенням розміру головного мозку і супроводжується розумовою відсталістю. Щоб зрозуміти її етіологію, потрібно мати експериментальну модель, але на мишах створити повноцінну модель микроцефалии до сих пір не вдавалося. Причина цього, по-перше, в тому, що мозок у гризунів значно менше, ніж у людини, і набагато простіше влаштований: кора великих півкуль у них не має борозен і звивин. По-друге, мозок людини і миші по-різному розвивається -Показати, що у гризунів нервові клітини-попередники в вентрикулярной і субвентрікулярной зонах діляться і мігрують далеко не так активно, як це відбувається у людини. При цьому вони дають початок меншій кількості шарів кори мозку.
Для того щоб змоделювати розвиток микроцефалии, дослідники замість здорових індукованих стовбурових клітин взяли клітини, отримані з фібробластів шкіри людини з генетичною формою микроцефалии. Органели, вирощені з таких клітин, виявилися значно менше, ніж контрольні. Ділянки власне нервової тканини в таких органелах були зовсім невеликими у порівнянні з контролем і містили знижений кількість клітин радіальної глії. Число повністю диференційованих нейронів, навпаки, був підвищеним. Це, як уклали автори, вказує, що аномалія пов'язана з прискореним дозріванням нервових клітин: клітини-попередники дозрівають дуже рано і перестають давати нові нейрони, що призводить до зупинки росту мозку. Стає зрозуміло також, чому на мишах модель микроцефалии не працює: з-за більш «пасивного» поведінки клітин-попередників зменшення їх популяції не дає такого сильного ефекту, як у людини.
box # 1417663
Не все так просто
Отримані результати, звичайно, не слід переоцінювати: церебральний органоид досить далекий від повноцінного мозку. Неважко зрозуміти чому: справжній мозок у ембріона розвивається під впливом не тільки внутрішнього програми, а й під впливом сигналів від інших частин організму, яких в біореакторі немає. Можливо, саме через це аналоги різних відділів мозку в органелах були розташовані випадковим чином і мали неправильну форму. Кора органоида, хоча і демонструвала характерну шаруватість, була влаштована далеко не так складно, як справжня. І, звичайно, не менш важливо, що мініатюрний мозок не містив кровоносних судин - через це знаходяться в глибині клітини страждали від нестачі кисню і поживних речовин. Максимальний розмір отриманих органоїдів становив всього 3-4 міліметри - і навіть при цьому всередині них неминуче з'являлася зона мертвих клітин.
Теоретично проблема недостатності кровопостачання цілком вирішувана. Так, нещодавно японським дослідникам вдалося створити штучну печінку з індукованих стовбурових клітин людини. З цих клітин вчені отримали не тільки гепатоцити, а й клітини кровоносних судин і сполучної тканини - тобто всі необхідні для печінки елементи. У разі штучних органів на основі бесклеточного матриксу, наприклад, все складніше. Справа в тому, що при отриманні матриксу епітеліальні клітини, з яких складаються капіляри, видаляються разом з усіма іншими клітинами і практично не відновлюються при заселенні органу новими клітинами. Як обійти цю проблему, вчені поки не придумали.
У методів створення штучних органів з індукованих стовбурових клітин є і інші підводні камені. Недавні дослідження показали, що такі клітини частіше за інших перероджуються в пухлинні, і для використання штучних органів на практиці необхідно спочатку зрозуміти, чому це відбувається і як з цим боротися.
Однак, незважаючи на всі ці обмеження, дослідницька цінність вирощеного in vitro мозку, безумовно, величезна. Уже зараз церебральні органели можна використовувати для вивчення специфічних для людини процесів розвитку - в тих випадках, коли «мишачі» моделі не можуть надати необхідної інформації. Крім того, такі органели можуть бути корисні для тестування ліків.
Але будемо чесні, справа ж не тільки в цьому. Мозок в біореакторі - це ще і шалено красиво.
Софія Долотовская 03.09.2015
http://lenta.ru/articles/2013/09/03/invitrobrain/
Як цього вдалося досягти і навіщо вченим взагалі знадобилося вирощувати мозок в пробірці?З точки зору потреб трансплантації це абсолютно безглуздо: ви ж не хочете, щоб вам пересадили чужий мозок?
Наскільки фантастично складна структура нервової тканини визначається внутрішніми властивостями клітин?
Якою мірою мозок формується самостійно - у відриві від решти організму?