Развитие человеческого мозга — результат сложного эволюционного процесса, включающего формирование десятков миллиардов клеток, их миграцию и дифференцировку в около 3000 типов, а также установление синаптических связей. Большая часть этого происходит до рождения, но продолжается ещё несколько десятилетий.
Ранее изучение мозга ограничивалось моделями на животных и небольшими образцами человеческой ткани. Сейчас учёных поддерживают органоиды — лабораторные мини-модели мозга, созданные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPS-клеток). За время развития технологии они превратились из простых структур в сложные системы, имитирующие различные мозговые области.
Органоиды развиваются аналогично настоящему мозгу — например, человеческие модели могут расти до 200 дней и достигать диаметра около 4 мм. В них обнаружены внешние радиальные глия-клетки (RG-клетки), особенно многочисленные у человека, что, вероятно, влияет на размер мозга. С их помощью учёные создали модели микроцефалии, изучили воздействие вируса Зика, а также смоделировали паралич и обработку болевых сигналов. Помимо этого, разрабатываются ассемблоиды (объединённые органоиды) и химероиды (органоиды из клеток разных доноров с молекулярными метками), которые помогают в тестировании лекарств и исследовании нейроразвития.
Ученые продолжают искать методы ускорения созревания ораноидов, чтобы моделировать расстройства, проявляющиеся в подростковом возрасте, такие как шизофрения. В этом году намечено первое клиническое испытание терапии синдрома Тимоти, разработанной на основе органоидов: команда Серджиу Пашки сумела исправить генетическую аномалию, вызывающую нарушение миграции нейронов.
Несмотря на успехи, органоиды пока не воспроизводят всю сложность живого мозга и живут в лабораторных условиях лишь несколько месяцев. Совершенствование технологий вскоре поднимет этические вопросы, например, о возможности возникновения у органоидов сложных форм поведения. Тем не менее, эти мини-модели уже стали важным инструментом в понимании работы мозга и поиске новых методов лечения его заболеваний.