Биоинженерный апгрейд для органоидов: как построить лучшие модели мозга

Несколько лет назад команда Юргена Кноблиха из Института молекулярной биотехнологии Австрийской академии наук (IMBA) стала пионером в создании церебральных органоидов — трёхмерных структур, имитирующих раннее развитие человеческого мозга в чашке Петри. Эта технология открыла новые возможности для изучения нейропсихиатрических заболеваний, таких как микроцефалия, эпилепсия или аутизм.

В новом исследовании, опубликованном в Nature Biotechnology, учёные из Кембриджа и Вены представили метод, сочетающий органоидную технологию с биоинженерией. Они использовали полимерные волокна из материала PLGA для создания плавающего каркаса, который затем покрыли человеческими клетками. Эта комбинация позволила получать более вытянутые и воспроизводимые органоиды, форма которых ближе к форме настоящего человеческого эмбриона.

«Наше исследование — одна из первых попыток объединить органоиды с биоинженерией. Новый метод использует сильные стороны обоих подходов: внутреннюю самоорганизацию органоидов и воспроизводимость, обеспечиваемую биоинженерией. Мы применяем микрофиламенты, чтобы направлять форму органоидов, не влияя на идентичность ткани», — объясняет Мадлен Ланкастер, руководитель группы в Лаборатории молекулярной биологии MRC в Кембридже и первый автор статьи.

Это направленная самоорганизация позволяет созданным инженерным церебральным органоидам (enCORs) более воспроизводимо формировать корковую ткань, сохраняя при этом сложность ткани и общий размер, которые возникают при естественном развитии. В результате enCORs также формируют более позднюю архитектуру ткани, которая точнее моделирует организацию реального развивающегося мозга.

Юрген Кноблих, заместитель научного директора IMBA и последний автор статьи, поясняет значение новой технологии: «Важная особенность биоинженерных органоидов — увеличенное отношение поверхности к объёму. У нейронов "больше пространства", они могут правильно мигрировать и располагаться в слое, который в реальном развивающемся мозге позже станет серым веществом. Благодаря улучшенной архитектуре ткани, enCORs позволяют изучать более широкий спектр неврологических заболеваний, где, как считается, нарушено позиционирование нейронов, включая лиссэнцефалию ("гладкий мозг"), эпилепсию, и даже аутизм и шизофрению».