Развитие человеческого мозга — уникальный результат эволюции, включающий формирование десятков миллиардов клеток, их миграцию и дифференциацию на более чем 3000 типов с установлением синаптических связей. Основная часть этих процессов происходит до рождения, однако продолжается примерно в течение трёх десятилетий.
Ранее исследование мозга ограничивалось моделями на животных и небольшими образцами человеческой ткани. Сегодня ключевую роль играют органоиды — лабораторные мини-мозги, созданные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPS-клеток). За годы развития технологии превратили простые структуры в сложные системы, воспроизводящие различные участки мозга.
Органоиды развиваются аналогично настоящему мозгу: человеческие модели растут до 200 дней и достигают 4 мм в диаметре. В них обнаружены внешние RG-клетки, особенно многочисленные у людей, что может объяснять большие размеры мозга. С помощью органоидов учёные создали модель микроцефалии, исследовали воздействие вируса Зика, а также изучили паралич и процессы обработки болевых сигналов. Кроме того, появились ассемблоиды (объединённые органоиды) и химероиды — комбинации клеток от разных доноров с молекулярными метками, что расширяет возможности тестирования лекарств и изучения нейроразвития.
Исследователи работают над ускорением созревания органоидов, чтобы лучше понять расстройства, проявляющиеся в подростковом возрасте, например, шизофрению. В 2024 году планируется первое клиническое испытание терапии синдрома Тимоти, разработанной на основе органоидов — ученые под руководством Серджиу Пашки нашли способ исправлять генетические ошибки, нарушающие миграцию нейронов.
Несмотря на успехи, органоиды пока не способны полностью воспроизвести сложность человеческого мозга и живут в лабораторных условиях лишь несколько месяцев. Совершенствование технологий поднимет этические вопросы, связанные с возможным появлением у органоидов продвинутых форм поведения. Тем не менее, они уже стали важным инструментом в нейронауках и разработке новых методов лечения заболеваний мозга.