Гледката на рафтове с пластмасови чинийки в лабораторен инкубатор с по мъничко петънце човешки мозък във всяка може да ви се струва като взета от научнофантастичен роман. Това обаче не е футуристичен полет на въображението – тези странни творения, известни като мозъчни органоиди, вече се култивират в лаборатории по целия свят, а учените вярват, че те могат да разкрият някои от най-големите загадки – как расте мозъкът и какво се случва, когато нещата се объркат.
Въпреки че са наречени минимозъци, тези органоиди са много далеч от човешките органи в реален размер. Диаметърът им е около 0,5 см, горе-долу колкото гумичка на молив и им липсват ключови структури като кръвоносни съдове, а това ограничава максималните им размери. Органоидите са забележително устойчиви, стига да бъдат оставени в безупречно чиста среда, и могат да останат живи повече от години. Те представят типовете клетки и организацията на един нарастващ човешки мозък и отварят прозорец към време от живота, до което доскоро науката нямаше достъп.
„Учените са правили ядрено-магнитен резонанс на деца и дори на бебета, за да видят как се променят невронните връзки. Но ние не можем да дадем отговор на въпроса как се формират невроните, колко са и от какъв вид са, без значение колко добър е томографът ни. Но според мен случващото се в тези чинийки отразява развитието на истински ембрион. Знаем го, тъй като крайният продукт прилича много на истински мозък и имаме разбираема система, за да започнем да задаваме някои от фундаменталните въпроси за развитието на мозъка", казва Мадлин Ланкастър, невробиолог от Лабораторията за молекулярна биология на Съвета за медицински изследвания към Кеймбридж.
Ланкастър използва нейните минимозъци, за да навлезе и в още по-дълбоки води: какво прави човешкия мозък човешки? Имаме 95 процента обща ДНК с най-близките ни родственици сред приматите шимпанзета, но нашите мозъци са много по-големи и са без съмнение различни. Чрез сравняване на мозъчни органоиди, създадени от стволови клетки на шимпанзета и на хора, д-р Ланкастър и екипът ѝ наблюдават как разликите се появяват още от най-ранните фази на развитието. Могат да се използват дори нови техники за генно инженерство, за размяна на гени на човек и на шимпанзе в минимозъците (а това е невъзможно при живи животни), за да се определят точните молекулярни пътечки, които правят човешкия мозък толкова специален.
Но минимозъците не просто позволяват на изследователите да проучват процесите на нормалното развитие. Сержиу Паска, асистент по Психиатрия и поведенчески науки в Станфордския университет в Калифорния, ги използва да разбере какво се обърква при аутизъм, шизофрения, епилепсия и други невропсихиатрични разстройства.
„Повечето от днешните психиатрични лекарства са открити по случайност. Знаем много малко за произхода на тези разстройства, а въпросът е „Защо?" – пита той. – За разлика от биолозите, работещи с рака, които могат да отстранят тумор, да го сложат в чинийка и да открият начини как да се справят с него, ние не можем да направим нещо подобно с мозъците на нашите пациенти с умствени разстройства!"
Паска и екипът му отглеждат минимозъци от ИПС клетки от образци от кожа от засегнати деца. Следва внимателно сравняване с култури, отгледани от здрави клетки. „Можем да използваме електроди, за да разберем как клетките реагират една с друга, и микроскопия, за да видим как клетките се местят и се свързват една с друга – обяснява той. – Много от гените, свързани с тези разстройства, участват във връзките между нервните клетки и виждаме как промените в гените на тези пациенти вредят на комуникацията в мозъка, но без да прилагаме инвазивни методи."
