Кристофер Уолш, почетный профессор педиатрии и неврологии медицинского факультета Гарвардского университета, рассказал о важности проводимой им работы для понимания развития мозга человека.
Инициатива администрации Обамы в области нейрологии подчеркивает необходимость использования новых технологий для лучшего понимания функционирования электрических схем головного мозга как в большом, так и в малом масштабе. Различные существа — от круглых червей до мышей — будут находиться в центре внимания этой программы, потому что человеческий мозг слишком сложен, а этические вопросы слишком запутаны, и пока невозможно проводить анализ собственно человеческого органа каким-то имеющим смысл образом.
Но что бы произошло, если бы уже существовало средство для понимания того, как мозг организует себя в электрическую схему, и если бы уже была возможность использовать полученные знания для изучения процессов, происходящих при разного рода неврологических расстройствах на ранних этапах жизни человека? В сообщениях, публикуемых в научных журналах, стала постепенно просачиваться информация относительно того, каким образом стволовые клетки спонтанно организовываются и образуют сложную материю мозга — некоторые ученые называют полученный результат мини-мозгом.
Кристофер Уолш (Christopher A. Walsh), почетный профессор педиатрии и неврологии медицинского факультета Гарвардского университета, рассказал корреспонденту журнала Scientific American о важности проводимой им работы для понимания развития мозга человека и возникновения неврологических заболеваний (См. также статью «Перспективы» (Perspectives), написанную Уолшем для журнала Science совместно с Биунг-ил Баэ (Byoung-il Bae).
Scientific American: Вы можете сказать, каких инструментов не хватает для того, чтобы была возможность лучше понимать развитие мозга?
Кристофер Уолш: Чтобы понять, каким образом мозг решает чрезвычайно сложную задачу по созданию внутри себя электрической схемы, мы должны иметь возможность подвергнуть этот процесс строгому исследованию в лабораторных условиях. Нам необходимо иметь своего рода модель. Мы не может просто взять человека и поместить его под микроскоп, и поэтому мы должны найти способ моделирования мозга.
Мыши оказались потрясающе удобными для изучения процесса образования электрических схем в мозгу, а также формирования в нем клеток. Мыши особенно полезны при изучении воздействия на клетки определенных генов, однако по мере того, как мы становимся все более и более осведомленными относительно стоящих перед нами проблем, мы получаем все больше возможностей думать не о тех вещах, которые являются общими у нас и у мышей, а о том, что нас от них отличает.
Мы все больше пытаемся понять специфические для человека особенности, и именно в этой области модели стволовых клеток начинают обретать все большее значение, потому что это на самом деле человеческие клетки. И у нас есть такие возможности манипулировать ими, о которых мы раньше не могли и мечтать — теперь мы можем поместить их в чашку и позволить им формировать первоначальные элементы мозга, которые на самом деле обладают некоторыми примитивными свойствами человеческого организма.
— Не могли бы вы более конкретно рассказать об этих работах?
— В течение нескольких лет мы могли выращивать эмбриональные человеческие стволовые клетки в культурах. Стволовые клетки — это очень мощные клетки, потому что они способны формировать самые разные типы клеток, что позволяет нам изучать сложные виды клеток в культурах. За последние несколько лет исследовательские группы в Японии, а также в Австрии разработали методы, позволяющие стволовым клеткам получать сложные формы в культурах, которые выглядят, как частички тела. Группе Йошики Сасаи (Yoshiki Sasai) в Японии удалось получить эмбриональные стволовые клетки в культурах и превратить их в то, что выглядит, как глаз. А совсем недавно лаборатория Юргена Кноблиха (Juergen Knoblich) в Австрии добилась того, что стволовые клетки сформировали нечто, что сильно напоминает кору головного мозга человека, и некоторые специалисты называют полученный результат органоидом или мини-мозгом. Мы знаем, что многие ключи развития находятся в тех процессах, которые происходят в контексте структурных образований и в сложной окружающей среде, в которой развиваются стволовые клетки. И таким образом теперь мы видим, что стволовые клетки могут воспроизводиться — и не только как тип клетки, но и как структура и как окружающая среда, где клетки взаимодействуют друг с другом сложным образом и где сигналы, передаваемые от одной клетки к другой, могут оказывать влияние на развитие. Изучение подобных сложных структур в лабораторных условиях позволяет нам получить значительно более совершенную модель того, что происходит в человеческом мозге на ранних стадиях развития.
— Какими вопросами вы сможете заняться, если эти технологии будут улучшены?
— Один из важных вопросов, которым мы можем заняться с помощью новых средств, — это изучение механизмов болезней человека. Некоторые из них можно очень хорошо моделировать в мышах и таким образом получить мутацию у мыши, а затем изучить механизм функционирования болезни в человеческом мозгу. Однако похоже на то, что другие гены у человека и у мыши сильно отличаются друг от друга, и поэтому мы получаем лишь примитивное представление о том, что они делают в человеке, когда мы изучаем их поведение в мышах. Таким образом, человеческие стволовые клетки позволяют углубить наши знания, и есть возможность добавить к ним то, что получено в процессе работы с мышами, а также результаты прямого изучения человеческих
Оригинал публикации: Mini Brains and Human–Mouse Hybrids Could Reveal the Brain’s Wiring Diagram
Полный текст статьи читайте на сайте ИноСМИ
Источник: РИА Новости