Исследователи из США сообщили о первом в истории лабораторном воссоздании полной нервной цепочки передачи болевого ощущения — от нервных окончаний на коже до головного мозга. Проделанная работа поможет в разработке болеутоляющих препаратов, способных заменить опиаты, вызывающие привыкание. Кроме того, «мозг в пробирке» поможет в изучении множества других заболеваний нервной системы, обеспечивая этически чистые исследования без людей и животных.
Воссоздать нервную ткань во всём её относительном многообразии и наладить связи между её элементами удалось учёным из Стэнфордского университета в Калифорнии. Исследованием занимается группа под руководством румынского нейробиолога Серджу П. Пашки (Sergiu P. Pașca). Именно он ещё в 2017 году ввёл понятие ассемблоидов (assembloids) — сложных трёхмерных клеточных моделей, созданных в лабораторных условиях. Ассемблоиды представляют собой комбинацию двух или более органоидов — сферических клеточных структур или культивируемых клеток, объединённых для воспроизведения структурных и функциональных свойств органа.
Группа Пашки вывела из клеток кожи человека индуцированные стволовые клетки, которые затем стимулировали к формированию четырёх типов нервной ткани: от сенсорных нейронов кожи до проводящей нервной ткани и, наконец, до тканей коры головного мозга. Учёные не стали воспроизводить (и, вероятно, не смогли бы воспроизвести) вторичный контур нервного сигнала, отвечающий в мозге за интерпретацию ощущений, в частности — боли. К тому же это было бы неэтично. Ассемблоиды не чувствуют боли и могут использоваться для самых «жутких» экспериментов по моделированию нервной системы человека.
Все четыре органоида были помещены в чашку для культивирования, где срослись, образовав непрерывный контур передачи нервного импульса от начала до конца. На это ушло около 100 дней, в результате чего был сформирован ассемблоид длиной почти 1 см, содержащий около 4 млн клеток. Нейронные связи объединили составные органоиды, и в системе возникли паттерны синхронной передачи сигналов.
Сигнал боли был спровоцирован каплей капсаицина — вещества, придающего жгучесть перцу. После его введения начали регистрироваться волнообразные нейроимпульсные сигналы, распространявшиеся от места возбуждения до конечной точки, имитирующей головной мозг.
«Вы бы никогда не смогли увидеть эту волнообразную синхронность, если бы не могли наблюдать за всеми четырьмя органоидами одновременно, — сказал Пашка. — Мозг – это нечто большее, чем сумма его частей».
Университет также подал заявку на патент, связанный с данным открытием, однако пока не решил, как использовать его в коммерческих целях.