Harvardo universiteto ir Masačusetso valstijoje veikiančio Broado instituto mokslininkai pasiekė reikšmingą smegenų organoidų tyrimų etapą. Laboratorijoje auginamos vadinamosios minismegenys išliko gyvybingos jau septynerius metus. Šis rezultatas suteikia naujų galimybių tirti ilgalaikį žmogaus smegenų vystymąsi ir mechanizmus, reguliuojančius ląstelių brendimą.
Maždaug pipiro dydžio ir spragėsį primenantys organoidai nėra sąmoningos smegenys. Tai laboratorijoje išaugintos ląstelių struktūros, galinčios atkartoti kai kurias besivystančių žmogaus smegenų savybes. Naujausi eksperimentai taip pat rodo, kad jų ląstelės gali išsaugoti informaciją apie savo vystymosi etapą.
Smegenų organoidai pasiekė naują ilgaamžiškumo rekordą
Organoidai yra laboratorijoje sukurtos mažytės trimatės ląstelių sankaupos, naudojamos tikrų žmogaus organų biologiniams procesams tirti. Smegenų organoiduose neuronai gali augti, formuoti tarpusavio jungtis ir perduoti elektrinius signalus, panašius į stebimus besivystančiose žmogaus smegenyse.
Paprastai tokie laboratoriniai modeliai išlieka gyvybingi kelias savaites ar mėnesius. Tačiau JAV mokslininkams anksčiau pavyko žmogaus smegenų organoidų grupę išlaikyti gyvą beveik šešerius metus ir taip gerokai pranokti ankstesnį 694 dienų rekordą.
Moksliniame straipsnyje buvo nurodyta, kad minismegenys pasiekė penkerių metų ribą. Kadangi tyrimo rezultatai publikavimui buvo pateikti anksčiau, laboratorijoje seniausi organoidai šiuo metu jau yra septynerių metų amžiaus.
Toks ilgas jų gyvavimo laikotarpis suteikia galimybę analizuoti ne tik ankstyvuosius nervų sistemos formavimosi etapus, bet ir vėlesnius smegenų ląstelių brendimo procesus.
Minismegenys atkartojo žmogaus smegenų vystymosi procesus
Siekdami nustatyti, kaip organoidai keičiasi laikui bėgant, tyrėjai analizavo jų genų raišką, cheminius genomo pokyčius ir ląstelių struktūrą.
Rezultatai parodė naujų nervinių ląstelių atsiradimą ir brendimą. Mokslininkai taip pat užfiksavo glijos ląstelių formavimąsi. Šios ląstelės atlieka svarbų vaidmenį nervų sistemoje – padeda apsaugoti, palaikyti ir izoliuoti neuronus.
Tyrėjai taip pat stebėjo, kaip neuronai formuoja ilgalaikes jungtis ir perduoda elektrinius signalus.
Ypač nustebino tai, kad laboratorinis modelis gana tiksliai atkartojo kai kuriuos natūralaus smegenų vystymosi procesus, nors organoidai egzistavo be kitų žmogaus organizmo sistemų.
„Smegenys nesivysto vakuume. Tai nepaprastai sudėtingas organas, sąveikaujantis su daugybe kitų organizmo sistemų. Tikrai nebuvo savaime suprantama, kad mūsų supaprastintas modelis taip įvairiapusiškai atitiks natūralų vystymąsi“, – paaiškino viena iš pagrindinių straipsnio autorių Irene Faravelli.
Eksperimentas atskleidė ląstelių „vystymosi atmintį“
Dar daugiau informacijos mokslininkams suteikė atskiras eksperimentas. Tyrėjai paėmė neuronus iš senesnių organoidų ir perkėlė juos į jaunesnius mėginius.
Tačiau senesnės ląstelės nepradėjo vystytis pagal jaunesnio organoido biologinį grafiką. Jos toliau brendo taip, tarsi vis dar būtų buvusios savo ankstesnėje aplinkoje.
Vos per dvi savaites perkeltos ląstelės suformavo ląstelių tipus, kurie įprastai turėtų atsirasti tik po dviejų ar trijų mėnesių augimo.
„Šie rezultatai mus šiek tiek nustebino“, – sakė Harvardo profesorė dr. Paola Arlotta.
„Man patinka manyti, kad tai yra savotiškas „vystymosi laiko iškraipymas“, rodantis, kad organoidų ląstelės įsirašo ir prisimena laiką, kurį jau praleido kultūroje (minismegenyse – LRT). Tai leidžia manyti, kad jų vystymąsi lemia ląstelei būdingas vidinis laikrodis, atspindintis endogeninio žmogaus smegenų vystymosi mechanizmus“, – paaiškino P. Arlotta.
Naujos galimybės žmogaus smegenų tyrimams
Tyrimo rezultatai leidžia manyti, kad smegenų organoidų ląstelės turi vidinius mechanizmus, padedančius išsaugoti informaciją apie jau praėjusį vystymosi laiką. Tokia savybė gali padėti mokslininkams geriau suprasti žmogaus nervų sistemos brendimą ir biologinius procesus, vykstančius skirtingais smegenų vystymosi etapais.
Septynerius metus laboratorijoje išlaikytos minismegenys gerokai išplečia organoidų panaudojimo galimybes. Ilgiau gyvuojantys modeliai leidžia stebėti smegenų vystymąsi ilgesnį laikotarpį ir tirti procesus, kurių trumpalaikiuose laboratoriniuose eksperimentuose anksčiau nebuvo įmanoma užfiksuoti.
Morton Corbyn yra „Kriptovaliutos.org“ autorius, rašantis apie naujienas, politiką, verslą, technologijas, sportą, pramogas ir gyvenimo būdą. Jo tekstuose daug dėmesio skiriama aiškiam informacijos pateikimui, aktualijų kontekstui ir skaitytojams naudingoms įžvalgoms. Autorius siekia pateikti patikimą ir suprantamai išdėstytą informaciją apie svarbiausius įvykius bei tendencijas, kurios formuoja šiuolaikinį pasaulį. Turinys orientuotas į kasdien aktualias temas ir skaitytojui svarbias naujienas.
