Іспанець Сантьяго Рамон-і-Кахаль

У 1891 році Сантьяго Рамон-і-Кахаль здійснив революцію в науці, довівши, що мозок складається з окремих клітин – нейронів.

Міні-система нервової системи

Понад 130 років потому, команда лікаря Серджіу Паска створила в лабораторії міні-систему нервової системи, здатну виявляти больовий сигнал і передавати його. Це, буквально, «біль людини на тарілці».

Перепрограмування клітин

Паска, румунсько-американський вчений, у 2015 році перепрограмував клітини шкіри, перетворивши їх на нейрони, що самоорганізуються. Згодом він об'єднав ці клітини кори головного мозку з клітинами глибокого мозку, утворивши функціональні зв'язки. Паска назвав ці структури «асемблоїдами».

Пізніше, йому вдалося з'єднати три сфери з клітинами кори головного мозку, спинного мозку та м'язів, відтворивши ланцюг довільного руху.

Дослідження больового відчуття

Вчені модифікували клітини шкіри добровольців у нейрони чотирьох основних областей нервових шляхів, що передають больові відчуття від шкіри до мозку. Цього разу чотири кульки об'єднані: спинний ганглій, спинний мозок, таламус і соматосенсорна кора. Результатом є двосантиметрова «ковбаска» з чотирьох мільйонів людських клітин, які передають больовий імпульс.

Результати дослідження опубліковані в журналі Nature.

Хронічний біль та дослідження

«Хронічний біль – це виснажливий розлад, що вражає майже чверть населення. Важко зрозуміти його біологію та знайти кращі методи лікування», – пояснює Паска.

Він зазначає, що тепер є можливість спостерігати за всіма людськими клітинами неінвазивно. Відчуття болю генерується за допомогою речовин, таких як капсаїцин, що міститься в гострому перці.

Обмеження асемблоїдів

Міні-система нервової системи Паска містить лише чотири мільйони нейронів і не має клітин ключових областей, таких як мигдалина, пов'язана з емоційним сприйняттям болю.

Однак, вчений вважає, що ці асемблоїди будуть корисні для вивчення порушень неврологічного розвитку, таких як розлади аутистичного спектру.

Дослідження аутизму

Паска сподівається, що дослідження допоможуть зрозуміти, чому люди з аутизмом мають гіперчутливість до дотиків, звуків або візуальних стимулів.

Він планує вводити генетичні мутації, пов'язані з аутизмом, в асемблоїди та спостерігати, як вони порушують нервові ланцюги.

Центр органогенезу мозку

Вчений очолює Центр органогенезу мозку в Стенфорді.

У 2022 році Паска та його колеги імплантували кульки клітин кори головного мозку людини в мозок щурів, що дозволило інтегрувати імплантовану тканину та впливати на поведінку тварин.

Рік тому команда Паска використала генетичну «наліпку» для корекції синдрому аутизму в одному з цих цереброїдів людини, імплантованих щуру.

Масштабування та альтернативи

Паска вважає, що процес створення асемблоїдів можна масштабувати для тестування ліків.

Він зазначає, що найкращі ліки від болю сьогодні – це опіоїди, які є ефективними, але викликають залежність. Для пошуку альтернатив необхідно розуміти біологію больових ланцюгів.

Скептицизм та складність

Нейробіолог Фелікс Віана вважає, що дослідження технічно цікаве, але зазначає, що ланцюги болю набагато складніші.

Він також скептично ставиться до того, що асемблоїди дадуть корисні результати в короткостроковій перспективі, оскільки біль є суб'єктивним відчуттям.

Кортико-стріато-таламо-кортикальний ланцюг

Команда Паска вже відтворила кортико-стріато-таламо-кортикальний ланцюг, одну з основних шляхів мозку з когнітивними, емоційними та руховими функціями.

Вони використовували ці структури для вивчення мутацій гена ASH1L, пов'язаних з розладами аутистичного спектру та синдромом Туретта.

В асемблоїдах з мутаціями активність є аномальною.

Нові властивості асемблоїдів

Паска підкреслює, що коли об'єднуються дві кульки клітин, з'являються нові властивості, і це є метою асемблоїдів – зафіксувати ці нові властивості, що виникають в результаті взаємодії клітин через нервову систему.