Изучение расстройств мозга человека является одной из наиболее сложных областей в биомедицинских исследованиях. С одной стороны, это не практично, не говоря уже о этических сторонах этого вопроса. Другая проблема заключается в том, что ошибочные клеточные и молекулярные события, которые вызывают заболевания мозга, во многих случаях считаются следствием развития мозга плода до того, как человек даже родился. Таким образом, подобно детективам, ищущим доказательства на месте преступления, нейробиологи могут только собрать воедино ключи после того, как болезнь уже наступила.

Хорошая новость заключается в том, что эти ограничения отпадают благодаря индуцированным человеком плюрипотентным стволовым клеткам (iPSCs), которые генерируются из легкодоступных клеток кожи человека. Используя мозговую ткань, выращенную из полученных от пациента iPSC, д-р Серджиу Паска и его команда воссоздали типы нервных цепей, которые формируются на поздних стадиях беременности в эмбриональной коре головного мозга, которая отвечает за такие функции, как память, язык и эмоции. С этой системой они наблюдали нарушения в сборке мозговых схем, которые обеспечивают новое понимание клеточных и молекулярных причин нейропсихиатрических расстройств, таких как аутизм.

Два года назад группа Паска придумала способ вырастить iPSCs в крошечные трехмерные шарики клеток, которые имитируют анатомию коры головного мозга. Команда показала, что эти сферы мозга содержат ожидаемый тип нервных клеток, или нейронов, а также другие клетки, которые поддерживают функцию нейронов.

Тем не менее, полное формирование нейронных контуров коры требует связей с другим типом нейронов, которые находятся в другой области мозга. Эти нейроны проходят большие расстояния в мозге развивающегося плода в течение нескольких месяцев, чтобы достичь коры коры головного мозга. Мигрирующие нейроны имеют тормозящую роль и могут блокировать сигналы коры головного мозга. Отключение нервного сигнала так же важно, как включение. Полагают, что дисбаланс в этих противостоящих и выключенных нервных сигналах играет роль в эпилепсии и аутизме.

Таким образом, в текущем исследовании Nature группа Pasca разработала два разных рецепта нервной ткани, полученной из iPSC: той, которая имитирует нейроны, обнаруженные в коре головного мозга, и другую, которая имитирует область, содержащую тормозные нейроны. Затем исследователи поместили два типа сфер в одну и ту же лабораторную посуду и в течение трех дней они спонтанно слились.

При видеомикроскопии наблюдалась миграция тормозных нейронов в кортикальную кору. В клетках, полученных от здоровых доноров, миграционная картина тормозных нейронов выглядела как машина, которую вел водитель-ученик: нейроны двигались в направлении кортикальной сферы коры, но внезапно останавливались на некоторое время, а затем снова начинали миграцию.

Чтобы изучить миграцию тормозных нейронов в контексте нейропсихиатрического заболевания, iPSC были получены из образцов кожи пациентов с синдромом Тимоти, редкой генетической болезнью, которая несет широкий спектр симптомов, включая аутизм и сердечные дефекты.

Образование сфер мозга из полученных от пациента iPSCs протекало нормально. Но следующая часть эксперимента показала ненормальную картину миграции нейронов. Результаты показали, что поведение запуска и остановки нейронов происходило чаще, но скорость миграции замедлялась. 
Захватывающая возможность состоит в том, что, поскольку эта система генерируется из клеток кожи пациента, эксперименты могут проводиться для точного понимания нейропсихиатрического расстройства у каждого индивидуума. 

Подробнее: https://blog.cirm.ca.gov/2017/05/01/seeing-the-entire-movie-not-just-sna...