Формирование нейроэпителиальных комплексов в церебральном органоиде

В науке до появления технологии получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) моделирование процессов и заболеваний нервной системы человека было возможно только при использовании лабораторных животных, эффекты и закономерности, полученные на которых, часто не воспроизводились на человеке. Применение ИПСК человека позволило получать не только видоспецифичный материал, но и сохранять геномные особенности конкретных доноров.

Органоиды мозга представляют собой трехмерные культуры, в которых развиваются специфичные типы клеток. В них межклеточные взаимодействия и градиент растворимых факторов достигают значений, приближенных к физиологически нормальным в отличие от двумерных культур.

Это позволяет изучать на данных объектах особенности развития человеческого мозга в норме и патологии, моделировать различные неврологические расстройства, изучать патогенетические механизмы и определять эффективность лечения пациентов. На первом этапе формирования сфероида получают эмбриоидные тела с потенциалом развития клеток в три зародышевых листа: энтодерму, эктодерму и мезодерму. Это необходимо для формирования прототипа внутренней клеточной массы на стадии перед гаструляцией, как при естественном развитии эмбриона человека. После в составе среды заменяют компоненты на те, которые инициируют образование нейроэктодермы — зачатка нервной системы, затем способствующего генерации нейральных предшественников и последующего их созревания.

На снимке представлен сфероид, полученный из ИПСК донора со спинальной амиотрофией. Нейральная дифференцировка данного объекта осуществлялась в течение двух месяцев. Структуры в сфероидах являются нейроэпителиальными комплексами (объёмными розетками), каждый из которых действует как независимый центр морфогенеза. Ядра клеток окрашены синим красителем DAPI.

Автор фото: Вероника Усатова, научный сотрудник ФЦМН ФМБА России, Нейрокампус