В пробирке создан мини-мозг с зачатками всех отделов... и он почти научился думать Учёные из Университета Джонса Хопкинса разработали первый в своём роде миниатюрный органоид, моделирующий практически весь человеческий мозг. Это не просто клеточная культура с нейронной активностью, а сложная структура, в которой объединены зачатки различных отделов мозга и даже присутствуют примитивные элементы сосудистой системы. Новый объект получил название MRBO — multi-region brain organoid, то есть органоид многозонального мозга. От других разработок он отличается принципиально: большинство подобных моделей фокусируются на отдельной области, например, только на коре или продолговатом мозге. Здесь же удалось добиться частичной имитации пространственного и функционального многообразия, приближенного к настоящему мозгу на ранней стадии развития. Размер органоида далёк от реального — в нём содержится всего около 6–7 миллионов нейронов, тогда как у взрослого человека их насчитываются десятки миллиардов. Тем не менее, несмотря на миниатюрность, структура демонстрирует удивительное функциональное сходство с мозгом плода на 40-й день внутриутробного развития. Процесс создания MRBO начался с выращивания отдельных компонентов в изоляции: нейроны из разных областей мозга и примитивные кровеносные элементы развивались в разных культуральных средах. Лишь после этого их объединили в единую систему, использовав специальные белки-«клеи», обеспечивающие слияние тканей. Именно эта стадия позволила сформировать полноценную сеть — после объединения клетки начали передавать электрические сигналы, демонстрируя координированную активность. В ходе анализа исследователи обнаружили, что около 80% типов клеток, обычно встречающихся в раннем человеческом мозге, присутствуют и в этой лабораторной модели. Также были зафиксированы признаки формирования гематоэнцефалического барьера — защитного слоя, который в реальном организме отделяет мозговую ткань от системного кровотока и контролирует проникновение веществ в нейропространство. Руководитель проекта, доцент кафедры биомедицинской инженерии Энни Катхурия подчёркивает значимость новой платформы для изучения нейропсихиатрических состояний. В отличие от животных моделей, MRBO построен из человеческих клеток, а значит, способен гораздо точнее имитировать развитие мозга и поведение клеточных систем в патологических условиях. Более того, учёные могут наблюдать за процессом формирования отклонений в режиме реального времени и тестировать терапевтические вмешательства на ранних стадиях. Это особенно важно, учитывая, что многие тяжёлые состояния, такие как шизофрения, аутизм или болезнь Альцгеймера , затрагивают весь мозг, а не отдельные участки. Поэтому фрагментарные модели оказываются недостаточными, чтобы уловить системные сдвиги. Новый органоид позволяет впервые получить целостную картину развития таких заболеваний на клеточном уровне, выявить ключевые моменты нарушения и предложить перспективные мишени для воздействия. Одно из главных практических применений разработки связано с тестированием лекарственных соединений . В настоящее время 85–90% препаратов не доходят до клинического использования, проваливаясь на стадии испытаний. В области нейропсихофармакологии ситуация ещё более драматичная — до 96% потенциальных средств оказываются неэффективными или небезопасными. Причина кроется, в том числе, в недостаточной точности животных моделей, которые просто не воспроизводят особенности человеческой физиологии и патогенеза. Использование органоидов многозонального типа может стать способом преодолеть это препятствие. Экспериментальные соединения можно будет проверять не только на токсичность, но и на функциональную эффективность — отслеживая, например, поведение нейронных сетей после воздействия препарата или изменения структуры связи между зонами. Хотя MRBO не является сознательной системой и не обладает разумом, его архитектура даёт зачатки функциональности. Ранее были созданы органоиды, способные выполнять простейшие когнитивные задачи — хранение информации и элементарное обучение. Некоторые продвинутые образцы даже демонстрировали способность играть в примитивные игры вроде Pong. Всё это указывает на то, что такие модели уже выходят за рамки абстрактной клеточной культуры и приближаются к функциональной симуляции мозга. Катхурия подчёркивает: нельзя получить доступ к мозгу человека ради эксперимента, особенно в уязвимом возрасте или при наличии отклонений. Но можно наблюдать, как развивается патология в искусственно воссозданной системе, сделанной из клеток самого пациента. Это открывает возможности не только для базового понимания заболеваний, но и для персонализированной медицины, когда подход подбирается не к диагнозу в целом, а к конкретному пациенту на основании клеточной модели его мозга. Таким образом, MRBO становится не просто шагом вперёд в нейробиологии, а потенциальным инструментом трансформации всей системы разработки лекарств, диагностики и терапии сложнейших расстройств центральной нервной системы. В то время как другие исследователи уже создают различные человеческие органы в лаборатории , работа команды из Джонса Хопкинса открывает новую главу в понимании самого сложного органа человеческого тела.
