Звезды мозга в чашке Петри
Ученые создали искусственные астроциты – самые распространенные клетки мозга, которые не только обеспечивают базовые функции нервных клеток — нейронов, но и таят ключ к изучению многих болезней, от головной боли до слабоумия. Астроциты удалось получить из эмбриональных и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.
Астроциты – клетки в форме звезды, составляющие большую часть объема мозга. Традиционно ученые и считали их буфером – «цементом» или «клеем» вещества мозга, однако их исследование показало, что они являются носителями важнейших функций. Среди них – формирование гематоэнцефалического барьера – полупроницаемой границы между кровеносной системой и нервными клетками, защищающей мозг от проникновения вредных веществ из крови, и обеспечение гомеостаза – обратный захват избыточных ионов калия и нейромедиаторов. Соответственно, астроциты вовлечены в развитие целого ряда расстройств центральной нервной системы.
Ученым из университета Висконсин-Мэдисон удалось вырастить астроциты в пробирке из стволовых клеток человека.
Их работу публикует Nature Biotechnology.
Биотехнологам удалось получить астроциты в чашке Петри сначала из эмбриональных стволовых клеток, а затем и из искусственно полученных стволовых клеток с индуцированной плюрипотентностью (клетки второго типа считаются более перспективными как по практическим, так и по этическим соображениям, так как их получают без использования ткани человеческих эмбрионов).
Возможность изготавливать крупные однородные пробы астроцитов открывает перспективу для лучшего изучения их функций, а также для разработки новых эффективных лекарств от нервных заболеваний, считает профессор Сун Чхон Чжан, в лаборатории которого проведена работа.
«Отчасти малая изученность астроцитов объясняется сложностью их получения.
Теперь мы можем вырастить миллиарды или триллионы таких клеток из одной стволовой клетки», – заявил Чжан.
Хотя традиционно наука о мозге занимается нейронами – крупными клетками, обрабатывающими и передающими информацию, в последнее время исследователи уделяют все большее внимания изучению роли других клеток мозга в его функции. Существует несколько типов астроцитов; их функции крайне многообразны и нуждаются в подробном изучении.
Некоторые ученые предполагают, что
астроциты определяют интеллект человека: объем, который эти клетки занимают в мозге homo sapiens, значительно превышает их объем в мозге любого другого животного.
«Без астроцитов нейроны не могут работать. Астроциты окружают нервную ткань, защищая ее и поддерживая здоровый для нее режим. Они участвуют в исполнении практически каждой функции мозга, а также в любом его расстройстве», – сказал Чжан.
Кроме функции «пилотной установки» для тестирования лекарств, астроциты (в отдаленном будущем) смогут стать объектом трансплантации для пациентов с травмами головного мозга, болезнью Паркинсона и повреждениями спинного мозга.
Технология, разработанная группой Чжана, позволяет получить астроциты любого необходимого типа. Кроме того,
генетически модифицируя их, можно получить модель пораженной болезнью ткани.
Так появится возможность изучать в лабораториях сложные неврологические заболевания, объекты для которых были ранее недоступны.
