Команда Стэнфордской медицины создает усовершенствованную модель для изучения развития мозга и нарушений

Неврология и нейрохирургия 16 сентября 2026 г. Возможность изучать нарушения головного мозга, возникающие до рождения, сделала шаг вперед, поскольку исследователи Стэнфордского медицинского университета нашли новый способ выращивания ткани головного мозга человека за пределами человеческого мозга. Ученые Стэнфордского медицинского университета записали на свой счет крупный прогресс в выращивании клеток человеческого мозга за пределами человеческого мозга и за пределами лабораторной посуды. В исследовании, опубликованном 16 сентября в журнале Nature, исследователям удалось трансплантировать самоорганизующиеся кусочки выращенной в лаборатории ткани человеческого мозга, называемые кортикальными органоидами, мышам, специально биоинженерным и выведенным так, что почти вся кора их головного мозга отсутствовала. (Кора головного мозга — это самая внешняя «корка» мозга, которой принадлежит большая часть наших функций более высокого уровня, таких как познание, речь, внимание и принятие решений.) Получившаяся в результате значительно увеличенная полость в мозгу мышей оказалась гостеприимной средой. Человеческая ткань выжила, процветала, росла и развивала рабочие связи с головным мозгом мышей, а также со спинным мозгом. «Эти модели на животных предлагают уникальную возможность изучить, как связанные с болезнью изменения в схемах человеческого мозга проявляются у людей.

- сказал Серджиу Паска, доктор медицинских наук, профессор психиатрии и поведенческих наук Кеннета Т. Норриса-младшего и член Bio-X, а также Института нейронаук Ву Цай. Исследователи были удивлены, обнаружив у этих мышей важный тип нервных клеток, который ранее не наблюдался в лабораторных культурах и был обнаружен только при вскрытии человеческого мозга. Бонни Уйтенгсу и семейный директор Стэнфордской программы органогенеза мозга, исследователь CZ BioHub и научный сотрудник Гуверовского института в Стэнфорде, являются старшим автором исследования. Ведущее соавторство разделяют доктор философии Константин Кагановский; доцент кафедры психиатрии и поведенческих наук Кевин Келли, доктор медицинских наук, преподаватель нейрохирургии Тило Гшвинд, доктор философии и студент-медик; Новая методология должна ускорить исследование основных биологических причин шизофрении, эпилепсии, глубокого аутизма и церебрального паралича, сказал Паска: «Нейробиологи смогут узнать гораздо больше о причинах и механизмах нарушений развития нервной системы и нарушений, вызванных беременностью, а также протестировать возможные вмешательства для их исправления или предотвращения».

Такие состояния чрезвычайно трудно изучать на молекулярном и клеточном уровне, поскольку мозг устроен сложнее, чем любой другой орган, а живая ткань человеческого мозга почти всегда недоступна. Каждый 20-й взрослый американец страдает тяжелым психическим заболеванием; связанное с этим медицинское, социальное и экономическое бремя огромно. Более 1 из 100 взрослых страдают шизофренией, которая, как полагают, во многом является результатом нарушений мозговой деятельности, существовавших еще до рождения. Около 1% всех людей остаются эпилептиками на протяжении всей взрослой жизни. По словам Элисон Сингер, президента Научного фонда аутизма, группы защиты пациентов, которая финансирует исследования аутизма, один из каждых 218 американских детей соответствует критериям глубокого аутизма: бесспорно инвалидное состояние, требующее круглосуточного присмотра для обеспечения безопасности, а также помощи в повседневных делах, таких как одевание, пользование ванной и приготовление еды. «Пациенты с глубоким аутизмом имеют выраженные когнитивные нарушения с измеренным IQ ниже 50. Они уязвимы к расстройствам сна, эпилепсии и членовредительству; они непропорционально склонны проявлять агрессивное поведение», — сказала она. В их л

На лабораторных «ксенокортикальных» мышах исследователи также смогли продемонстрировать исключительную уязвимость нервных клеток головного мозга человека к кислородному голоданию, которое, как известно, является причиной, когда оно возникает во время беременности или во время родов, церебрального паралича, который поражает 3 из 1000 американцев и является фактором риска эпилепсии и аутизма. «Хотя модели на животных оказались чрезвычайно полезными, некоторые биологические особенности кажутся уникальными для человека», — сказал Паска. Он и его коллеги обошли это ограничение с помощью серии экстраординарных лабораторных экспериментов. Более десяти лет назад они описали создание того, что сейчас известно как органоиды, трехмерные лабораторные культуры, напоминающие определенные области мозга. Они преобразовали клетки кожи человека в стволовые клетки, которые могут дифференцироваться в большинство типов клеток организма, а затем мягко уговорили эти клетки сформировать самоорганизующиеся кластеры мозговой ткани, внутренняя архитектура которых очень напоминала схему, обнаруженную в коре головного мозга. «Теперь мы можем генерировать широкий спектр типов клеток мозга, присутствующих во всей развивающейся нервной системе человека», — сказал Паска. Различные органоиды, имитирующие отдельные области мозга, могут быть сопоставлены, чтобы стимулировать развитие интеллекта.

Взаимодействие между ними и взаимопроникновение составляющих их нервных клеток или нейронов с образованием сложных сигнальных цепей, напоминающих те, что существуют в человеческом мозге. Эти слитые мультиорганоидные комбинации, которые Паска позже назвал ассемблоидами, можно было соединить по три или даже по четыре, чтобы воссоздать в нашем теле пути, которые управляют движением или ощущениями. Но были пределы. «Мы не могли изучать сложное человеческое поведение в чашке», — сказал Паска. Кроме того, отсутствие кровоснабжения, инфильтрации иммунных клеток, связей с сенсорными входами и двигательными выходами, а также неспособность некоторых составляющих типов клеток полностью созреть, ограничивают то, что можно было бы узнать при исследовании органоидов или ассемблоидов в культуре для изучения нарушений нервного развития или процессов человеческого мозга в целом. Может ли интеграция человеческих органоидов в мозг живого грызуна – особенно когда этот мозг все еще находился на ранней стадии формирования контуров – решить эти ограничения? В 2022 году Паска и его коллеги пересадили человеческие кортикальные органоиды в мозг новорожденных крыс и увидели гораздо лучшее развитие нейронов, чем можно было бы достичь в чашке. Имплантированные человеческие органоиды диаметром около одной пятой дюйма в трансформированном состоянии.

трансплантированный, занял полную треть полушария мозга крысы шесть месяцев спустя. Через восемь месяцев отдельные нейроны человеческих органоидов в мозге крысы стали существенно крупнее и более электрически активными, чем нейроны в органоидах (сгенерированных таким же образом и в то же время), которые остались в чашке, а не были трансплантированы. Они продемонстрировали гораздо более сложные модели ветвления. И они интегрировались со своими соседями-крысиными нейронами, чтобы сформировать работающие мозговые цепи. «Клетки, которые мы имплантируем, несут генетический материал человека, от которого они произошли — независимо от того, является ли этот человек пациентом или здоровым человеком, — что позволяет нам изучать последующие эффекты заболеваний в клетках и цепях мозга», — сказал Паска. «Идея о том, что вы можете создать органоидную модель с уникальным генетическим характером человека и использовать ее, чтобы узнать, что пошло не так в мозгу этого человека, является важным шагом на пути к точной медицине», — сказал Сингер, президент Научного фонда аутизма. В том же исследовании 2022 года команда Паски засеяла корковые области новорожденных крыс мозговой тканью молодых пациентов с редким, но разрушительным генетическим заболеванием, называемым синдромом Тимоти, характеризующимся тяжелым синдромом Тимоти.

тизма и повышенной уязвимости к эпилепсии и шизофрении. Паска и его коллеги смогли точно определить молекулярный дефект заболевания, а позже нашли лекарство-кандидат для его лечения. В настоящее время этот препарат готовится к входу в фазу 1/2 испытаний безопасности. Даже тогда существовали ограничения: например, нейроны крысы развивались гораздо быстрее, чем нейроны человека. «Две параллельно развивающиеся системы конкурируют за сферу влияния», — сказал Паска. В новом исследовании команда Паски нашла способ устранить большую часть этой конкуренции. Они создали лабораторную линию мышей, которая была генетически модифицирована таким образом, чтобы «стартовые клетки», дающие начало эволюционно более позднему дополнению к коре головного мозга — неокортексу — и некоторым другим структурам мозга, не могли сформироваться. Для этого потребовалось несколько технически сложных шагов. Но в конце концов команда создала мышей, которые выжили в здоровом состоянии, несмотря на отсутствие у них большей части коры головного мозга и гиппокампа — структуры мозга, важной для формирования памяти. По достижении взрослой жизни мозг «апаллиальных мышей» (названных так потому, что отсутствующая корковая ткань развивается из пренатальной структуры мозга)

ed the pallium) содержало всего 2% эквивалентного содержимого коры головного мозга обычных мышей, оставляя достаточно места, которое могло быть занято корковыми клетками человека. «Наши результаты показывают, что, когда корковые схемы теряются на очень ранних стадиях развития, кора не может нести единоличную ответственность за все функции, традиционно приписываемые ей», — сказал Паска. «Другие области мозга могут компенсировать некоторые недостающие корковые схемы по мере развития мозга». Хотя на первый взгляд апаллальные мыши практически неотличимы от обычных мышей, они все же демонстрировали незначительные, но измеримые поведенческие особенности: немного более осторожную походку, вероятно, отражающую несколько нарушенную мелкую моторику, и склонность к большей забывчивости о недавно встреченных новых средах. Их поведенческие характеристики также больше варьировались от одного человека к другому, чем у обычных контрольных мышей, что позволяет предположить, что кора играет стабилизирующую роль в функции мозга. Реципиентами корковых органоидов человека служили новорожденные апаллиальные мыши. Примерно через два месяца после появления корковых органоидов (полученных от здоровых доноров, согласившихся на трансплантацию своих клеток животным), исследователи

или хирургически позиционированные органоиды (обычно более одного на реципиента), содержащие около 100 000 клеток каждый в увеличенных заполненных жидкостью полостях мозга двухдневных апаллальных животных. Однобокое большинство этих операций увенчалось успехом. Человеческая ткань выжила и процветала в мозге мышей с истощенной корой. Через три месяца после хирургической процедуры более 90% объема кортикальной ткани мозга мышей было человеческим. Интеграция нейронов человека и мыши в цепи шла быстрыми темпами. Через три-шесть месяцев после операции по трансплантации результаты ксенокортикальных мышей в поведенческих тестах в целом были аналогичны показателям их нормальных сверстников того же возраста. В эксперименте, подтверждающем концепцию, демонстрирующем, как этих мышей можно использовать для изучения болезней, ксенокортикальные мыши подвергались пятичасовому воздействию низкого содержания кислорода. Воздействие нанесло существенный ущерб кортикальной ткани человеческого происхождения. Ксенокортикальные мыши, лишенные кислорода, по-видимому, испытывали проблемы с устойчивой походкой и поддержанием равновесия, что напоминает то, что наблюдается у детей с церебральным параличом. Напротив, нормальные и апаллальные мыши практически не пострадали. «Выяснение того, чем объясняется эта разница

Это открытие могло бы дать ключ к разгадке восприимчивости нейронов человека к кислородному голоданию, пролить свет на механизмы, лежащие в основе церебрального паралича, и предоставить платформу для тестирования потенциальных терапевтических стратегий", - сказал Паска. Примечательно, что ткань головного мозга ксенокортикальных мышей содержала обнаруживаемое количество того, что, как определили исследователи, было нейронами фон Экономо или VEN. Эти нервные клетки имеют несколько особенностей: ранее они наблюдались только в посмертных тканях мозга, ранее не создавались. В культуре они не обнаруживались в более ранних экспериментах по трансплантации в более густонаселенных условиях в мозгу грызунов-реципиентов. Они очень редки и составляют примерно один из каждых 90 000 корковых нейронов. Первоначально считалось, что они специфичны для человека, но теперь известно, что они присутствуют у других животных с большим мозгом, очень социальных, включая человекообразных обезьян, слонов, дельфинов и китов. У людей они расположены в лобно-островковой коре и передней поясной извилине. кора, две области мозга, участвующие в социальном сознании и принятии решений. Их проекции могут простираться далеко за пределы этих корковых центров. Они гигантские — намного больше, чем большинство других нейронов — и имеют отличительные черты.

ар-образный. «Этот тип клеток, по-видимому, особенно уязвим при лобно-височной деменции, нейродегенеративном заболевании, которое может начаться в среднем возрасте», — сказал Паска. «При некоторых формах заболевания количество этих клеток заметно уменьшается, и ранние симптомы могут включать изменения в социальном поведении и личности или трудности с речью, часто до того, как появятся заметные проблемы с памятью». ВЭН невозможно получить в лабораторных условиях. "Тем не менее, они сидели в человеческой ткани ксенокортикальных мышей. Теперь мы можем получить эти редкие клетки у здорового человека и изучить их на живых животных с хорошим поведением, чтобы узнать больше о том, что они делают. Или мы можем получить клетки от пациентов с лобно-височной деменцией или другими неврологическими заболеваниями и перенести их этим мышам, протестировать животных на наличие коррелятов поведенческой инвалидности на клеточном или контурном уровне, а затем отобрать кандидатов на лечение". Паска подчеркнул важность соблюдения этических границ, установленных в результате размышлений об этом исследовании: «За несколько лет экспериментов мы получили информацию от специалистов по этике, нейробиологов, обладающих опытом в области кортикальной биологии приматов и человека, защитников интересов пациентов, философов и юристов.

ученые». В ноябре 2025 года Паска организовал конференцию в Асиломаре, штат Калифорния, для обсуждения этических последствий использования моделей стволовых клеток человека и их трансплантации. «Основной аргумент ставит под сомнение этику отказа от проведения этого исследования перед лицом страданий сотен миллионов людей, страдающих неврологическими расстройствами, которые сегодня неизлечимы, но завтра могут дать методы лечения, которые мы откроем с помощью этой модели», — сказал он. Управление технологического лицензирования Стэнфордского университета владеет патентами на создание корковых органоидов. Паска указан как изобретатель. У офиса также есть предварительная заявка на патент на трансплантацию органоидов, изобретателями которой являются Паска, Келли и трое других соавторов исследования. В работе принял участие исследователь из Баскского центра познания, мозга и языка в Испании. Исследование финансировалось Стэнфордским институтом нейробиологии Ву Цай, фондами Квана, фондами Сенкута и Фондом исследований мозга и поведения. Стэнфордская медицина — это интегрированная академическая система здравоохранения, включающая Стэнфордскую медицинскую школу и системы оказания медицинской помощи взрослым и детям. Вместе они используют весь потенциал

развитие биомедицины посредством совместных исследований, обучения и клинического ухода за пациентами. Для получения дополнительной информации посетите сайт med.stanford.edu. Брюс Голдман, магистр наук, старший научный обозреватель Управления коммуникаций. Он охватывает иммунологию, инфекционные заболевания, трансплантацию, нейронауки, нейрохирургию, биоинженерию, молекулярную и клеточную физиологию и биохимию. Выздоравливающий специалист по философии в Университете Висконсина, он сделал все возможное, чтобы замести следы, получив еще одну степень бакалавра, на этот раз в области инженерной физики в Университете Колорадо, и посещая аспирантуру по клеточной биологии в Гарвардском университете, где он получил награду за преподавание курса биологии для студентов. Статьи, которые он написал во время учебы в Стэнфордском медицинском университете, получили более дюжины наград от Ассоциации американских медицинских колледжей и Совета по развитию и поддержке образования. Он является членом Национальной ассоциации научных писателей и соавтором двух книг о будущем: «Видения 2020 года: долгосрочный взгляд на меняющийся мир» (Portable Stanford) и «Fast Forward» (Харпер). Однажды он поехал на машине в Афганистан. Он может пл.

да, гитара пальцами ног, но только во время крепкого сна и снов. Лиза Ким Тел.: 650-723-6696 likim@stanfordhealthcare.org Награды и награды 4 сентября 2026 г. Серджиу Паска получает грант в размере 14 миллионов долларов на раскрытие механизмов нарушений нервного развития. Паска возглавит группу, исследующую аутизм, эпилепсию и другие расстройства головного мозга с использованием моделей человеческого мозга, впервые разработанных в его лаборатории. Награды и награды 4 сентября 2026 г. Паска возглавит группу, исследующую аутизм, эпилепсию и другие расстройства головного мозга с использованием моделей человеческого мозга, впервые разработанных в его лаборатории. Анестезиология и обезболивание 9 апреля 2025 г. Исследование Стэнфордского медицинского университета, воссоздав нервный путь в чашке, может ускорить лечение боли. Ученые Стэнфордского медицинского университета восстановили в лабораторной посуде нервный путь, который отправляет информацию от периферии тела в мозг, обещая помочь в исследованиях болевых расстройств. Анестезиология и обезболивание 9 апреля 2025 г. Ученые Стэнфордского медицинского университета восстановили в лабораторной посуде нервный путь, который отправляет информацию с периферии тела в мозг, что обещает помочь в исследованиях болевых расстройств. Неврология и нейрохирургия 24 апреля 2024 г. Органоиды и ассемблоиды головного мозга

Это новые модели для выяснения и лечения нарушений нервного развития. Исследование Стэнфордской медицины синдрома Тимоти, который предрасполагает новорожденных к аутизму и эпилепсии, может выходить далеко за рамки редкого генетического заболевания и включать шизофрению и другие состояния. Неврология и нейрохирургия 24 апреля 2024 г. Стэнфордское медицинское исследование синдрома Тимоти, который предрасполагает новорожденных к аутизму и эпилепсии, может выходить далеко за рамки редкого генетического заболевания и включать шизофрению и другие состояния. Аутизм 27 сентября 2023 г. Обнаружено влияние генов, связанных с заболеваниями нервного развития. Объединив две передовые технологии, исследователи выявили влияние множества генов, которые связаны с нарушениями нервного развития, включая аутизм, но влияние которых на развитие мозга человека ранее было неизвестно. Аутизм 27 сентября 2023 г. Объединив две передовые технологии, исследователи выявили влияние множества генов, которые связаны с нарушениями нервного развития, включая аутизм, но влияние которых на развитие мозга человека ранее было неизвестно.