Замороженную мозговую ткань человека теперь можно оживить

Используя новый подход, учёные успешно заморозили и разморозили мозговые органоиды и кубики мозговой ткани человека, страдающего эпилепсией, что может позволить провести более качественные исследования неврологических заболеваний.

Новая технология позволила учёным заморозить ткани человеческого мозга ^[2], чтобы они восстанавливали нормальные функции после размораживания, что потенциально открывает путь к более совершенным способам изучения неврологических заболеваний.

Ткани мозга ^[1] обычно не выдерживают замораживания и размораживания, что значительно затрудняет медицинские исследования. Чтобы преодолеть это, Чжичэн Шао ^[3] из Университета Фудань в Шанхае, Китай, и его коллеги использовали человеческие эмбриональные стволовые клетки для выращивания самоорганизующихся образцов мозга ^[1], известных как органоиды, в течение трёх недель – что достаточно для развития нейронов и нейральных стволовых клеток, которые могут стать различными видами функциональных клеток мозга ^[1].

Затем исследователи поместили эти органоиды, средний размер которых составлял 4 миллиметра в поперечнике, в различные химические вещества, такие как сахара и антифриз, которые, как они подозревали, могли помочь сохранить клетки мозга ^[1] живыми в замороженном состоянии и дать им возможность расти после размораживания.

После хранения этих органоидов в жидком азоте в течение как минимум 24 часов команда разморозила их и в течение следующих двух недель наблюдала за гибелью клеток или ростом невритов – «ветвей» нервных клеток.

На основании показателей гибели и роста клеток, связанных с каждым веществом, исследователи выбрали лучшие вещества, пробуя различные комбинации во время тестов замораживания и размораживания на новом наборе органоидов.

Комбинация, которая привела к наименьшей гибели клеток и наибольшему росту, представляла собой смесь химических веществ, называемых метилцеллюлозой, этиленгликолем, DMSO и Y27632, – которую ученые назвали MEDY. Они полагают, что MEDY вмешивается в метаболический путь, который в противном случае программирует клеточную смерть.

Шао и его коллеги протестировали MEDY в серии экспериментов с мозговыми органоидами возрастом от 28 до более 100 дней. Команда поместила органоиды в MEDY, прежде чем заморозить их – обычно на 48 часов – и разморозить. Затем исследователи наблюдали за их ростом в лабораторных условиях в течение 150 дней после разморозки.

Они обнаружили, что внешний вид, рост и функции размороженных органоидов были очень похожи на органоиды того же возраста, которые никогда не были заморожены, даже среди тех, которые были заморожены в MEDY в течение 18 месяцев. Команда также наблюдала схожие результаты для органоидов, представляющих различные зоны мозга ^[1].

Наконец, исследователи взяли 3-миллиметровые кубики мозговой ткани у 9-месячной девочки с эпилепсией и поместили их в MEDY, а затем заморозили и разморозили. Ткань сохранила свою структуру до заморозки и продолжала оставаться активной в лабораторной культуре в течение как минимум двух недель после разморозки.

По словам Романа Бауэра ^[4] из Университета Суррея в Великобритании, возможность заморозки тканей человеческого мозга ^[1] может привести к более качественному изучению развития мозга ^[1] в лабораторных условиях в целях медицинских ^[5] исследований.

Жуан Педро Магальес ^[6] из Бирмингемского университета в Великобритании говорит, что он впечатлён тем, что метод команды успешно предотвратил гибель клеток и сохранил функцию. «Мы знаем, что клетки мозга ^[1] очень хрупкие и чувствительны к стрессу», – говорит он.

При значительно большем количестве исследований и использовании более крупных тканей эта работа может однажды привести к заморозке всего мозга ^[1], говорит Магальес. «Прогнозируя на десятилетия или столетия вперед, мы можем представить себе пациентов, находящихся в терминальной стадии заболевания, или астронавтов, подвергаемых крионированию для путешествия к иным звёздным системам», – говорит он. MEDY может стать «одним маленьким шагом» к этой цели, говорит Магальес.

Cell Reports Methods DOI: 10.1016/j.crmeth.2024.100777 ^[7]