Ученые из Сингапура сделали большой скачок в исследованиях «мини-мозга». Эти усовершенствованные мини-версии среднего мозга человека помогут исследователям разрабатывать методы лечения и проводить другие исследования болезни Паркинсона (БП) и заболеваний головного мозга, связанных со старением.
Эти миниатюрные версии среднего мозга представляют собой трехмерные миниатюрные ткани, которые выращиваются в лаборатории и обладают определенными свойствами определенных частей человеческого мозга. Это первый раз, когда черный пигмент нейромеланин был обнаружен на модели органоида. Исследование также выявило функционально активные дофаминергические нейроны.
Средний мозг человека, который является информационной супермагистралью, контролирует слух, движения глаз, зрение и движения тела. Он содержит специальные дофаминергические нейроны, которые производят дофамин, который выполняет важную роль в исполнительных функциях, моторном контроле, мотивации, подкреплении и вознаграждении. Высокий уровень дофамина повышает двигательную активность и импульсивное поведение, тогда как низкий уровень дофамина приводит к замедленным реакциям и расстройствам, таким как БП, который характеризуется ригидностью и трудностями в начале движений.
Также причиной БП является резкое снижение выработки нейромеланина, что приводит к дегенеративному состоянию пациентов, которое включает тремор и нарушение моторики. Это создание является ключевым прорывом в исследованиях болезни Паркинсона, которым, по оценкам, страдают от семи до 10 миллионов человек во всем мире. Кроме того, есть люди, страдающие паркинсонизмом по другим причинам. Теперь у исследователей есть доступ к материалам, затронутым самой болезнью, и различные типы исследований могут проводиться в лаборатории, а не с помощью моделирования или на животных. Используя стволовые клетки, ученые вырастили кусочки ткани, известные как органоиды головного мозга, длиной от 2 до 3 мм. Эти органоиды содержат необходимые признаки среднего мозга человека, которыми являются дофаминергические нейроны и нейромеланин.
Это совместное исследование, проводимое GIS, Duke-NUS и Национальным институтом неврологии (NNI) под совместным руководством профессора Нг Хака Хи из Сингапурского института генома (GIS) и ассистента профессора Шона Дже из медицинской школы Duke-NUS Программой трансляционных клинических исследований (TCR) Национального совета медицинских исследований при болезни Паркинсона (PD) и A * STAR. Другие сотрудники – из Института развития мозга Либера, Медицинского факультета Университета Джона Хопкинса и Технологического университета Наньян.
Ассистент профессора Шона Дже из нейробиологии Медицинской школы Duke-NUS & Программа поведенческих расстройств сказала, "Примечательно, что органоиды нашего среднего мозга имитируют развитие среднего мозга человека. Клетки делятся, группируются в слои и становятся электрически и химически активными в трехмерной среде, такой как наш мозг. Теперь мы действительно можем проверить, как эти мини-мозги реагируют на существующие или недавно разработанные лекарства, прежде чем приступить к лечению пациентов, что изменит правила игры для разработки лекарств."
Профессор Тан Энг Кинг, директор по исследованиям и старший консультант отделения неврологии NNI и ведущий ИП программы TCR в PD, отметил, "Человеческий мозг, пожалуй, самый сложный орган, и хронические заболевания мозга создают серьезные проблемы для врачей и пациентов. Это достижение нашей сингапурской команды представляет собой начальную, но важную научную веху, поскольку мы продолжаем стремиться к лучшему лечению наших пациентов."
Исполнительный директор GIS профессор Нг Хук Хуэй сказал:, "Учитывая, что одна из самых больших проблем, с которыми мы сталкиваемся в исследованиях PD, – это отсутствие доступа к человеческому мозгу, мы сделали значительный шаг вперед. Органоиды среднего мозга обладают огромным потенциалом для замены мозга животных, который в настоящее время используется в исследованиях; теперь мы можем использовать этот средний мозг в культуре вместо того, чтобы продвигать наше понимание и будущие исследования болезни и, возможно, даже других связанных с ней болезней."