Харчова добавка відкрила шлях до масового вирощування мозку

Просте рішення на основі ксантанової камеді дало змогу масштабувати виробництво мозкових органоїдів, відкривши нові перспективи у вивченні нейророзвитку, психіатричних хвороб і побічних ефектів ліків.

Протягом останнього десятиліття команда Стенфордської програми органогенезу мозку на чолі з професором Серджіу Паскою прагнула створити модель розвитку людського мозку в лабораторних умовах. Замість традиційних тканин дослідники вирощують нейронні органоїди — тривимірні структури зі стовбурових клітин, що імітують ділянки мозку. Однак їхня масштабна генерація залишалася проблемою через злипання органоїдів, що спотворювало результати.

Рішенням виявилась звичайна харчова добавка — ксантанова камедь, яка утримувала органоїди окремо, не впливаючи на їхній розвиток. “Ми обрали матеріали, які вже вважалися біосумісними і простими у використанні”, — пояснює інженерка Сара Хейлсхорн, яка очолювала матеріалознавчу частину дослідження. Дослідники протестували 23 матеріали, але саме ксантанова камедь показала найкращий результат.

Завдяки цій технології вчені змогли створити понад 10 000 органоїдів, що відкриває шлях до нових масштабних досліджень розвитку мозку, зокрема у контексті таких станів, як аутизм, епілепсія та шизофренія. “Це наша головна мета зараз”, — наголошує Паска.

Команда також продемонструвала, як метод можна використовувати для тестування ліків. Гента Наразакі створив 2400 органоїдів і протестував на них 298 затверджених FDA препаратів. Один з них, який застосовується в терапії раку молочної залози, сповільнив ріст органоїдів, що свідчить про потенційну шкоду для мозку, що розвивається. “Цей експеримент показує, що дослідники можуть виявляти побічні ефекти — і робити це дуже ефективно”, — зазначає Паска.

Потенціал органоїдів виходить за межі оцінки токсичності. Паска і його колеги планують використовувати їх для вивчення генетичних і нейронних механізмів розладів розвитку мозку. Наприклад, створення “асамблеїдів” — злиття різних типів органоїдів — дозволяє моделювати більш складні структури, як-от взаємодію між корою і мозочком.

Початкові досліди Паски були малі за масштабом: “У перші дні у мене їх було вісім чи дев’ять, і я назвав кожну з них на честь міфологічних істот”, — згадує він. Сьогодні ж методи, розроблені в межах програми, відкриті та широко доступні, і вже впроваджені в багатьох лабораторіях по світу.

Таким чином, додавання простої речовини на кшталт ксантанової камеді зробило реальністю масове виробництво нейронних органоїдів, надавши дослідникам потужний інструмент для вивчення мозку та безпечного тестування ліків, які раніше не перевірялися на вагітних або немовлятах.