Замороженную ткань человеческого мозга теперь можно оживить без повреждений

Новая техника позволила ученым заморозить ткань головного мозга человека, чтобы она восстановила нормальную функцию после оттаивания, что потенциально открывает двери для улучшения способов изучения неврологических состояний.

Мозговая ткань обычно не выдерживает замораживания и оттаивания — проблема, которая существенно затрудняет медицинские исследования. Пытаясь преодолеть эту проблему, Чжичэн Шао из Фуданьского университета в Шанхае, Китай, и его коллеги использовали эмбриональные стволовые клетки человека для выращивания самоорганизующихся образцов мозга, известных как органоиды, в течение трех недель — достаточно долгого времени для развития нейронов и нервных клеток. стволовые клетки, которые могут стать различными видами функциональных клеток мозга.

Затем исследователи поместили эти органоиды в различные химические соединения, такие как сахара и антифриз, которые, как они подозревали, могут помочь сохранить клетки мозга живыми в замороженном состоянии и способностью расти после оттаивания.

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 нейритов — «ветвей» нервных клеток.

Основываясь на скорости гибели и роста клеток, связанной с каждым соединением, исследователи выбрали лучшие соединения-кандидаты, пробуя различные комбинации во время испытаний на замораживание и оттаивание нового набора органоидов.

Комбинация, которая привела к наименьшей гибели клеток и наибольшему росту, представляла собой смесь химических соединений под названием метилцеллюлоза, этиленгликоль, ДМСО и Y27632, которую ученые назвали «MEDY». Они подозревают, что MEDY вмешивается в путь, который в противном случае программирует клеточную смерть.

Шао и его коллеги протестировали MEDY в серии экспериментов с органоидами мозга возрастом от 28 до более 100 дней. Команда поместила органоиды в MEDY, а затем заморозила и разморозила их. Затем исследователи наблюдали за их ростом в лаборатории в течение 150 дней после оттаивания.

Они обнаружили, что внешний вид, рост и функции размороженных органоидов были очень похожи на органоиды того же возраста, которые никогда не замораживались, даже среди тех, которые были заморожены в MEDY в течение 18 месяцев. Команда также наблюдала аналогичные результаты для органоидов, представляющих разные области мозга.

Наконец, исследователи взяли 3-миллиметровые кубики ткани головного мозга 9-месячной девочки, страдающей эпилепсией, и поместили их в MEDY, а затем заморозили и разморозили. Ткань сохраняла свою структуру до замораживания и продолжала оставаться активной в лабораторной культуре в течение как минимум двух недель после оттаивания.

Возможность заморозить ткани человеческого мозга может привести к более качественному изучению развития мозга в лабораторных исследованиях в области здравоохранения, говорит Роман Бауэр из Университета Суррея в Великобритании.

Жоао Педро Магальяйнс из Университета Бирмингема в Великобритании говорит, что он впечатлен тем, что метод команды успешно предотвратил гибель клеток и сохранил их функции. «Мы знаем, что клетки мозга очень хрупкие и чувствительны к стрессу», — говорит он.

По словам Магальяйнса, при значительном расширении исследований и использовании более крупных тканей эта работа однажды может привести к заморозке всего мозга. «Заглядывая на десятилетия или столетия вперед, мы можем представить себе пациентов, подвергающихся криоконсервации, когда они находятся в неизлечимом состоянии, или астронавтов, подвергающихся криоконсервации для путешествия в другие звездные системы», — говорит он. MEDY может стать «одним маленьким шагом» к этой цели, говорит Магальяйнс.