Ученые в Мюнхене создали живую 3D-модель мозга с признаками Альцгеймера

Исследователи из Университета Людвига и Максимилиана в Мюнхене (Ludwig-Maximilians-Universität München, LMU) разработали трехмерную модель человеческой ткани мозга, которая может стать новым инструментом для изучения болезни Альцгеймера. О результатах команда рассказала в журнале Nature Neuroscience.

Над созданием модели ученые работали девять лет. В ее основе — человеческие стволовые клетки, которые с помощью специально подобранной комбинации веществ превращают в три типа клеток мозга: нейроны, астроциты и микроглию. Затем клетки соединяются в специальной питательной среде и примерно за неделю формируют крошечные сфероиды размером около половины булавочной головки.

Авторы подчеркивают, что им было важно не столько точно повторить анатомическое строение мозга, сколько воспроизвести взаимодействие разных клеток и их биохимические функции. В получившейся ткани нейроны формируют отростки и соединяются функциональными синапсами. Астроциты обеспечивают соседние клетки питательными веществами, а микроглия, которая выполняет роль иммунной системы мозга, следит за окружающей средой и удаляет погибшие клетки и посторонний материал.

Исследователи также проверили активность генов и белков, важных для изучения болезни Альцгеймера. Результат оказался положительным. Более того, ученым удалось искусственно вызвать в модели характерные для заболевания скопления амилоида, а затем растворить их с помощью уже доступных лекарственных препаратов. При этом активную роль в процессе продемонстрировала микроглия.

Еще одно преимущество системы — воспроизводимость. При соблюдении разработанной методики ученые могут получать ткани с одинаковым составом и функциями. При этом модель можно изменять извне: например, запускать признаки заболевания и проверять действие потенциальных лекарств.

Теперь команда работает над автоматизацией производства с помощью роботов. Цель — научиться получать сотни и даже тысячи одинаковых образцов с признаками болезни Альцгеймера. Это позволит эффективнее проверять большое количество новых веществ непосредственно на системе из человеческих клеток.

По словам руководителя проекта Доминика Паке (Dominik Paquet), такая технология может ускорить разработку новых препаратов. Для фармацевтической отрасли это особенно важно: вместо отдельных лабораторных экспериментов исследователи смогут одновременно тестировать множество потенциальных лекарств на воспроизводимой трехмерной модели человеческой ткани мозга.