Учёные создали мини-мозг с шестью типами клеток — шаг к пониманию человеческого сознания

Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) представили инновационную трёхмерную модель мозга человека, в которой впервые объединены все основные типы клеток, включая нейроны, глию и элементы сосудистой системы. Эта разработка открывает новые горизонты в исследовании нейродегенеративных заболеваний и тестировании лекарств.

Как появилась модель miBrains

Новая система, получившая название miBrains (multicellular integrated brains), создана из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток — универсального материала, который можно "перепрограммировать" для формирования любых типов тканей. Каждая модель выращивается из клеток конкретного донора, что делает её уникальной и приближённой к реальной физиологии человека.

Исследователи подчёркивают: чем точнее воспроизведена структура мозга, тем надёжнее можно моделировать течение болезней и реакции на лекарства. Простые клеточные культуры не способны передать взаимодействие нейронов, глии и сосудов, а животные модели слишком далеки от человеческих по биохимии и генетике.

"Чем точнее модель воспроизводит сложность мозга, тем лучше она подходит для изучения биологии человека", — отметил представитель исследовательской группы MIT.

Почему это важно

Мозг — одна из самых сложных систем, где здоровье поддерживается тонким балансом между множеством типов клеток. Нарушение любого из этих взаимодействий может привести к развитию болезни, например, болезни Альцгеймера или Паркинсона.

MiBrains позволяет наблюдать, как клеточные связи реагируют на генетические мутации и лекарственные вещества, не прибегая к экспериментам на животных. Такой подход делает возможным создание персонализированных протоколов лечения, основанных на генетических особенностях пациента.

Сравнение моделей

Как работает miBrains

Созданная модель имитирует микросреду мозга: нейроны и глиальные клетки расположены в объёмной матрице, через которую проходят микрососуды. Это позволяет поддерживать обмен веществ и кислородоснабжение, а также отслеживать динамику изменений при воздействии разных веществ.

Учёные используют технологии редактирования генов для настройки отдельных параметров — например, для воссоздания конкретной мутации, связанной с болезнью Альцгеймера. Затем можно наблюдать, как она влияет на общую сеть клеточных связей и какие препараты способны её компенсировать.

Советы шаг за шагом: как исследуется болезнь на модели

1. Из клеток пациента получают индуцированные стволовые клетки.

2. Эти клетки "перепрограммируют" для формирования всех шести типов клеток мозга.

3. Из них выращивают трёхмерную ткань, включающую микрососудистую систему.

4. Добавляют определённые гены или препараты и наблюдают за изменениями.

5. На основе анализа подбирают персонализированные схемы терапии.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: использование животных моделей для тестирования препаратов от болезни Альцгеймера.
  Последствие: несоответствие результатов человеческой физиологии.
  Альтернатива: применение miBrains для проверки взаимодействия клеток и лекарств на уровне, максимально близком к человеческому мозгу.

• Ошибка: тестирование только на нейронах.
  Последствие: игнорирование роли глиальных клеток и сосудов.
  Альтернатива: комплексное моделирование с включением всех типов клеток.

А что если добавить новые функции?

Учёные MIT уже работают над усовершенствованием модели. Они хотят включить микрофлюидные системы, имитирующие кровоток, чтобы лучше контролировать поступление питательных веществ и лекарств. Кроме того, планируется использовать секвенирование РНК отдельных клеток, что позволит точнее определять активность нейронов и выявлять ранние признаки заболеваний.

Плюсы и минусы технологии

FAQ

Как miBrains помогает в лечении болезни Альцгеймера?
Она показывает, как конкретные генные мутации влияют на нейронные связи, и позволяет тестировать препараты, способные исправить эти нарушения.

Можно ли использовать miBrains для других заболеваний?
Да, модель подходит для изучения Паркинсона, эпилепсии, рассеянного склероза и даже психиатрических расстройств.

Сколько стоит создание одной модели?
Цена зависит от сложности и количества анализов, но уже сейчас технология становится всё доступнее благодаря автоматизации процессов культивации.

Какие компании заинтересованы в технологии?
Медико-фармацевтические корпорации и лаборатории, занимающиеся разработкой лекарств для нейродегенеративных заболеваний.

Мифы и правда

Миф: трёхмерные модели мозга полностью заменят животных экспериментов.
Правда: пока это не так. MiBrains служит дополнением, но даёт более точные результаты на клеточном уровне.

Миф: такие модели могут "думать" как настоящий мозг.
Правда: они воспроизводят физиологические функции, но не сознание.

Миф: создание моделей из человеческих клеток нарушает этические нормы.
Правда: клетки получают из добровольно предоставленных образцов, процесс контролируется этическими комитетами.

Три интересных факта

• miBrains позволяет воспроизводить не только структуру, но и электрическую активность мозга — импульсы между нейронами.
• В одной модели можно одновременно исследовать влияние нескольких лекарств, что сокращает время испытаний вдвое.
• MIT рассматривает возможность коммерческого производства miBrains для фармацевтических компаний.

Исторический контекст

• 2013 год: первые попытки вырастить "мини-мозг" из стволовых клеток в Европе.
• 2018 год: появились модели с ограниченным числом типов клеток, но без сосудистой системы.
• 2025 год: MIT представляет miBrains — первую полноценную модель с шестью типами клеток.