Разработана новая модель для изучения развития и заболеваний мозжечка

В лаборатории Джорджии Квадрато, доцента кафедры биологии стволовых клеток и регенеративной медицины Университета Южной Калифорнии ученые создали новую органоидную модель человеческого мозга, в которой выращены все основные типы клеток мозжечка — области заднего мозга, состоящей преимущественно из двух типов клеток, необходимых для движения, познания и эмоций: гранулезных клеток и нейронов Пуркинье.

Впервые ученым удалось вырастить клетки Пуркинье, обладающие молекулярными и электрофизиологическими характеристиками функциональных нейронов, в системе, полностью состоящей из человека. Информация об этом прорыве в органоидном моделировании мозга была недавно опубликована в журнале Cell Stem Cell.

Воспроизводимое совместное развитие и созревание основных типов клеток развивающегося мозжечка в органоидной модели человека открывает новые возможности для изучения биологии, лежащей в основе развития и нарушений мозжечка, а также для разработки терапевтических вмешательств, — объясняет Квадрато, доцент Центра регенеративной медицины и исследований стволовых клеток имени Эли и Эдит Броуд CIRM при Медицинской школе Кека Университета Южной Калифорнии.

Мозжечок контролирует движение и играет важную роль в когнитивных функциях, включая язык, обработку пространственных данных, рабочую память, исполнительные функции и эмоциональную обработку.

Дегенерация клеток Пуркинье связана с различными нейроразвивающими и нейродегенеративными заболеваниями, включая расстройство аутистического спектра и мозжечковую атаксию — состояние, которое влияет на движение мышц.

Другие нейроны в органоидах — как возбуждающие, которые обмениваются информацией, так и тормозные, которые препятствуют обмену информацией, — образовывали цепи и проявляли скоординированную сетевую активность, демонстрируя, что они также являются функциональными нервными клетками. Кроме того, в органоидах были сформированы специфические для человека прогениторные клетки, которые ассоциируются с медуллобластомой, наиболее распространенной метастатической опухолью мозга у детей. Это делает органоиды потенциально полезной моделью для изучения и поиска методов лечения этого детского рака.

При правильных внешних воздействиях органоиды можно заставить формировать анатомические особенности, такие как слои, что отражает нормальное эмбриональное развитие мозга.

Органоидная модель создает платформу для поиска новых методов лечения различных заболеваний.

Это исследование предоставляет физиологически релевантную, полностью человеческую модельную систему для выяснения механизмов, определяющих развитие мозжечка и заболевания, характерные для конкретного типа клеток, — сказал Александр Атамян, кандидат наук в лаборатории Квадрато и первый автор исследования Cell Stem Cell.

04.01.2024