Ума палатка: мини-мозги размером с горошину помогут создать новые лекарства
Сеченовский университет запускает совместный российско-итальянский проект по выращиванию и изучению мини-мозгов размером с горошину. Это трехмерные органические структуры на основе стволовых клеток человека, по ним ученые определяют мишени для лекарственной терапии. В будущем это позволит разрабатывать персонализированную траекторию лечения ранних стадий таких заболеваний, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, а также мигрени и депрессии. Подробнее о том, где еще пригодятся миниатюрные мозги, — в материале «Известий».
Зачем выращивают мини-мозги
Ученые кафедры нервных болезней Института профессионального образования Сеченовского университета Минздрава России начали совместно с профессором Катанийского университета в Италии Витторио Калабрезе изучать особенности функционирования мозга при мигренях, депрессии и нейродегенеративных заболеваний с помощью искусственно выращенных из стволовых клеток моделей органов. Кроме того, планируется протестировать влияние различных веществ на состояние мозга, чтобы научиться ловить расстройства на ранних стадиях и не позволять развиваться тяжелым симптомам.
Современные технологии позволяют взять у человека одну-единственную стволовую клетку и построить из нее модель органа — сердца, почки, глаза, а также нервной ткани, пояснили исследователи. Такие модели повторяют некоторые свойства и функции исходного органа.
Выращивать мини-мозги будут из клеток, полученных у пациентов с начальными стадиями различных расстройств — мигрени, болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера, рассеянного склероза, а также некоторых воспалительных заболеваний, например фибромиалгии, которая характеризуется хронической болью в мышцах. Изучать будут как строение нейронов, так и их взаимодействие друг с другом. Это позволит сделать точнее диагностику на ранних стадиях, когда можно остановить или замедлить изменения.
— На модели мини-мозгов достаточно легко выявить те следы болезни Альцгеймера, которые на более поздних стадиях перекрываются всё более сложными изменениями, — пояснил «Известиям» профессор Витторио Калабрезе.
Кроме того, ученые будут вести исследования в области нейропсихиатрии, то есть изучать связь различных ментальных расстройств с органическими поражениями мозга. Для этого станут создавать мини-мозги из клеток, полученных у людей с различными расстройствами, от депрессии до шизофрении.
В дальнейшем исследователи планируют найти мини-мозгам и другое применение. Это, например, подбор терапии для конкретных пациентов, для которых будут создавать «личные» мини-мозги, чтобы протестировать применение разных препаратов и найти самый подходящий.
— Мини-мозг — это живая субстанция, которая продуцирует определенные вещества, и в будущем их можно будет выращивать и «подсаживать» в мозг человека, у которого начинаются какие-либо нарушения, чтобы улучшить его когнитивный потенциал и предотвратить неврологические заболевания, — заявил Витторио Калабрезе.
Как питание влияет на поведение
Исследователи планируют не только изучать проявления болезни, чтобы точнее понять их механизмы, но и тестировать на мини-мозгах воздействие на нервные клетки различных веществ, включая витамины, биологически активные вещества и нутриенты (составные части пищевых продуктов, которые организм использует для построения, обновления своих тканей и получения энергии).
— Доказано, что питание человека, пищевые нутриенты, поступающие в организм, влияют на эмоции, мышление и поведение, — рассказал заведующий кафедрой нервных болезней Института профессионального образования Сеченовского университета Алексей Данилов. — А недостаток тех или иных веществ, например витаминов D, В6, В12,может приводить к различным неврологическим заболеваниям.
Кроме того, с помощью мини-мозгов специалисты протестируют применение тех веществ, которые имеют противовоспалительный и нейропротекторный эффект. Последние исследования показывают, что в основе многих заболеваний лежит нейровоспаление, то есть воспалительный процесс в нервной системе, затрагивающий головной, спинной мозг, периферические нервы, добавил Алексей Данилов.
Например, есть научные сведения, что предотвратить нейродегенерацию, то есть гибель нервных клеток, могут некоторые полифенолы — соединения, которые содержатся в различных растениях и придают им цвет, сказал ученый.
Витторио Калебрезе отметил, что некоторые данные уже получены. По его словам, флавонолы (один из видов полифенолов) из черники и винограда обладают антиоксидантными свойствами и влияют на работу мозга, а антиоксиданты, которые содержатся в оливковом масле, нормализуют повышенный воспалительный статус и, как следствие, уменьшают боль при фибромиалгии. Они могут быть эффективны и при лечении легкой депрессии.
— Такие органоиды мозга помогают на изучить процессы, которые на живом человеке получить очень сложно. С их помощью можно посмотреть, например, как развивается нейровоспаление. В плоской клеточной среде смоделировать все ситуации невозможно. А в трехмерном пространстве органоиды имитируют реальный живой мозг, хоть и в небольшом объеме,— сообщил «Известиям» научный сотрудник Института иммунологии и физиологии Уральского отделения РАН Михаил Болков.
Несмотря на инновационность подхода и его соответствие тенденциям в персонализированной медицине, есть и несколько критических моментов, сообщила «Известиям» врач лучевой диагностики, преподаватель МФТИ, эксперт социального проекта «Деменция.net» Анна Хоружая.
— Во-первых, хотя мини-мозги и представляют собой упрощенную модель работы человеческого мозга, им не хватает сложности полностью развитого органа, включающего глиальные клетки, сосуды и взаимодействие с иммунной системой. Соответственно, воспроизвести все процессы развития заболевания, особенно нейровоспаление, которое считается важнейшим фактором патогенеза, будет сложно, — полагает она.
По ее словам, при таких расстройствах, как депрессия, рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера и другие перечисленные патологии, в патогенезе участвуют все вышеуказанные структуры мозга.
— Во-вторых, акцент на полифенолах, хоть и подкрепленный некоторыми доказательствами противовоспалительных и нейропротекторных эффектов на молекулярно-клеточном уровне, рискует не подтвердиться в доклинических и клинических стадиях испытаний, — отметила специалист.
Хотя полифенолы могут принести пользу, их системная эффективность и механизмы воздействия на человека в целом остаются недостаточно изученными, подчеркнула она.
Сейчас мини-мозги выращивают в лаборатории в Катанийском университете, а результаты обрабатывают совместно с сотрудниками Кафедры нервных болезней Сеченовского университета. В дальнейшем их смогут растить и в России, сказали ученые.
