Нейробиологи смоделировали эмбриональное развитие мозга

Ученые из Университета Копенгагена разработали модель, которая, в частности, показала, как мозг развивается в самом начале своего пути — на второй-седьмой неделях эмбрионального развития. Эти этапы ранее были подлинной терра инкогнита для исследователей мозга. Статья о работе опубликована в издании Nature Biotechnology.

Новая лабораторная модель создана на основе эмбриональных стволовых клеток, выращенных в микрофлюидной системе. Работа проведена совместно с шведскими коллегами из Лундского университета.

Как объясняет первый автор статьи, Педро Райфс, на первых неделях внутриутробного развития на мозг воздействуют факторы роста. Именно их разные концентрации служат созданию нервных клеток из клеток-предшественников и формированию различных областей нашего головного мозга. Чтобы смоделировать эти условия и получить идентичный (или достаточно близкий) результат, ученые используют микрофлюидные методы: они дают возможность сделать среду, в которой находится эмбрион в начале своего пути развития. Такие ранние стадии раньше не удавалось изучить, и новые возможности, которые дает модель, много значат для ученых.

Модель послужит для крайне важной цели: благодаря ей можно составить своего рода дорожную карту развития клеток головного мозга, или иначе — «древо развития» мозга. Это даст понимание того, какой путь проходят все клетки, создающие сложнейшую структуру в нашем мозге. Поскольку получаемая ткань очень близка к раннеэмбриональной, это позволит проследить путь отдельных клеток самых разных типов.

Авторы надеются, что «древо развития» мозга поможет при создании различных типов нервных клеток ученым из разных стран, например при выращивании нужных клеток из стволовых. Исследуя то, как клетки развиваются в естественной среде, можно будет упростить протоколы, необходимые для создания нужных типов нейронов «в пробирке».

Ведущий автор работы Агнете Киркеби участвует в проекте разработки терапии стволовыми клетками для страдающих болезнью Паркинсона. Команда создавала в лаборатории дофаминергические нервные клетки, которые гибнут при этом заболевании.

Агнете отмечает, что это был очень долгий путь: для создания таких клеток методом проб и ошибок потребовалось более 10 лет. Она поясняет, что наличие новой модели и понимание ранних этапов развития мозга помогут исследователям значительно сократить этот процесс в будущих работах такого рода. «Это позволит нам быстрее и эффективнее разработать клеточные методы лечения неврологических заболеваний, таких как эпилепсия, болезнь Паркинсона и некоторые виды деменции», — говорит Киркеби.

Кроме того, модель эмбрионального мозга послужит другим важным целям: например, на ней можно испытывать влияние окружающей среды и различных веществ, таких как составные части пищи, лекарств, химикатов или косметики, на будущего ребенка.