Устройства для выращивания органоидов (так называют зачатки искусственных органов) мозга уже существуют, однако эксперименты с ними не слишком успешны, сообщает New Scientist. Чтобы избежать загрязнения микроорганизмами, такую «посуду» делают герметичной, поэтому в нее невозможно добавлять необходимые для роста питательные вещества: аминокислоты, витамины, глюкозу – и удалять производимые клетками отходы. Из-за этого через несколько дней клетки обычно умирают. Попытка усовершенствовать устройство, добавив крошечные трубки, также не очень помогла: непрозрачная конструкция не позволяет наблюдать за тем, что происходит внутри, и понимать, как органоиды реагируют на лекарства.
Исследователи из Индийского технологического института Мадраса и Массачусетского технологического института создали простейший «микрожидкостный биореактор» – чип размером 4 на 6 сантиметров с небольшими лунками, в которых можно выращивать органоиды мозга. Устройство снабжено поверхностью для выращивания клеток, крошечными трубками, каналами для инъекций лекарств и даже отделением для подогрева жидкости – все в одном чипе, который можно напечатать на 3D-принтере, используя биосовместимый материал, применяемый в стоматологической хирургии. Каждая из лунок заполнена богатой питательными веществами жидкостью, которая автоматически закачивается внутрь и выкачивается наружу, как жидкости, которые проходят через человеческий мозг. Устройство помещается в закрытый инкубатор, обеспечивающий полную видимость.
Чтобы проверить систему, исследователи поместили стволовые клетки мозга в лунки и запрограммировали движение жидкости через чип. После этого в течение недели они наблюдали за развитием мозговой ткани в микроскоп. Эксперимент продолжался до тех пор, пока органоиды не исчерпали пространство в своих лунках. За это время ученые успели убедиться, что клетки размножаются и образуют желудочковидную структуру, подобную полостям, наблюдаемым в реальном мозге. Желудочек был окружен тканью, похожей на неокортекс, слой мозга, отвечающий за такие функции, как мышление, рассуждение и понимание языка.
Прежде в лабораториях удавалось выращивать органоиды человеческого мозга, однако это первое устройстве, которое позволяет так хорошо наблюдать процесс и так дешево. Культивирование мозговой ткани в лаборатории в будущем могло бы позволить ученым проверять, как мозг отдельных пациентов реагирует на различные виды лекарств.
Исследование опубликовано в журнале Biomicrofluidics.