Исследователи обнаружили важную роль микроглии, иммунных клеток мозга, в раннем развитии мозга человека, включив их в выращенные в лаборатории органоиды мозга.
Этот прорыв позволяет ученым понять, как микроглия влияет на рост и развитие клеток мозга, что потенциально улучшает понимание развития мозга и его нарушений.
Исследование раскрывает уникальный путь, по которому микроглия взаимодействует с другими клетками головного мозга, регулируя уровень холестерина, критически важного для структуры и функции нейронов.
Нарушение метаболизма холестерина связано с неврологическими расстройствами, что делает это исследование многообещающим для будущих методов лечения.
Международная группа ученых обнаружила жизненно важную роль микроглии, иммунных клеток в мозге, которые действуют как его специальная защитная команда, в раннем развитии мозга человека.
Включив микроглию в выращенные в лаборатории органоиды мозга, ученые смогли имитировать сложную среду внутри развивающегося человеческого мозга, чтобы понять, как микроглия влияет на рост и развитие клеток мозга.
Это исследование представляет собой значительный шаг вперед в развитии органоидов человеческого мозга и может существенно повлиять на наше понимание развития мозга и нарушений.
Исследование опубликовано в научном журнале Nature.
Чтобы выяснить решающую роль микроглии в раннем развитии мозга человека, ученые из Сингапурской сети иммунологии (SIgN) во главе с профессором Флораном Жинью (Florent Ginhoux) использовали передовые технологии для создания мозгоподобных структур, называемых органоидами, также известными как «мини-мозг» в лаборатории. Эти органоиды мозга очень напоминают развитие человеческого мозга. Однако в предыдущих моделях отсутствовала микроглия, ключевой компонент раннего развития мозга.
Чтобы восполнить этот пробел, исследователи разработали уникальный протокол для введения микроглиоподобных клеток, полученных из тех же стволовых клеток человека, которые используются для создания органоидов мозга. Эти введенные клетки не только вели себя как настоящая микроглия, но также влияли на развитие других клеток мозга внутри органоидов.
Доктор Радослав Собота (Radoslaw Sobota) с соавторами применили передовой подход количественной протеомики для выявления изменений в белке. Их анализ дал решающую информацию о белковом составе органоидов, что еще раз подтвердило результаты исследования.
Что отличает это исследование, так это открытие уникального пути, посредством которого микроглия взаимодействует с другими клетками мозга. Исследование показало, что микроглия играет решающую роль в регулировании уровня холестерина в мозге.
Было обнаружено, что микроглиоподобные клетки содержат липидные капли, содержащие холестерин, который высвобождается и поглощается другими развивающимися клетками мозга в органоидах. Было показано, что этот обмен холестерина значительно усиливает рост и развитие этих клеток мозга, особенно их предшественников.
Холестерин в изобилии присутствует в мозге и необходим для структуры и функционирования нейронов. Нарушение метаболизма холестерина связано с различными неврологическими расстройствами, включая болезнь Альцгеймера и Паркинсона.
Чтобы изучить роль липидов в развитии мозга и заболеваниях, исследователи с кафедры биохимии Медицинской школы Йонг Лу Линь (NUS Medicine) под руководством профессора Маркуса Венка (Markus Wenk) взяли на себя важную задачу по сбору данных, особенно в этой области липидомики, чтобы получить ценную информацию о липидном составе и динамике в органоидах головного мозга, содержащих микроглию.
Используя эту информацию, другая группа ученых под руководством Вероники Анджели (Veronique Angeli) обнаружила, что холестерин влияет на рост и развитие молодых клеток мозга на моделях человеческого мозга.
Микроглия использует особый белок для высвобождения холестерина, и когда этот процесс блокируется, это заставляет органоидные клетки расти быстрее, что приводит к увеличению моделей мозга.
«Всегда было известно, что микроглия играет ключевую роль в развитии мозга, однако ее точная роль остается плохо изученной. Это открытие нашей команды ученых с кафедры микробиологии и иммунологии особенно важно, поскольку мы наконец поняли, как транспортируется холестерин.
«Нашей следующей задачей будет выяснить, как мы можем регулировать выброс холестерина, чтобы оптимизировать развитие мозга и замедлить или предотвратить возникновение неврологических заболеваний», — добавила Вероника Анджели.
Более того, доктор Оливье Сексус (Olivier Cexus) из Университета Суррея (Olivier Cexus) постепенно расшифровал сложные молекулярные взаимодействия внутри органоидов мозга, используя протеомный и липидомный анализ. Это дало ценную информацию о метаболических перекрестных взаимодействиях, связанных с развитием мозга, и потенциальных последствиях для заболеваний.
Вместе эти коллективные усилия сыграли важную роль в углублении нашего понимания роли микроглии и молекулярных компонентов в органоидах мозга и их значения для здоровья человека.
Профессор Флоран Жину, старший автор исследования, объясняет: «Понимание сложной роли микроглии в развитии и функционировании мозга является активной областью исследований. Наши результаты не только расширяют понимание развития человеческого мозга, но также могут повлиять на знания о заболеваниях головного мозга. Это открывает новые возможности для будущих исследований заболеваний нервной системы и потенциальных методов лечения».
Соавтор исследования профессор Джерри Чан (Jerry Chan), старший научный сотрудник Национального совета медицинских исследований, заключил: «В настоящее время не хватает инструментов для изучения того, как микроглия взаимодействует с развивающимся мозгом. Это затруднило понимание заболеваний, связанных с микроглией, которые играют важную роль на раннем этапе развития таких состояний, как аутизм, шизофрения и нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера и Паркинсона».
«Разработка этих новых органоидов головного мозга, связанных с микроглией, с использованием плюрипотентных стволовых клеток одного и того же донора дает нам возможность изучить сложные взаимодействия между микроглией и нейронами на ранних стадиях развития мозга. Следовательно, это может позволить нам изучить роль микроглии в возникновении заболеваний и предложить способы со временем разработать новые методы лечения».
Авторы другого исследования утверждают, что микроглии ответственны за развитие болезни Альцгеймера.
Невролог, мануальный терапевт, рефлексотерапевт АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
Ведёт пациентов неврологического профиля с полным неврологическим осмотром, разработкой плана обследования и схемы лечения пациента (в остром периоде, на этапе реабилитации), динамическое наблюдение.
