Используя эмбрионы животных, можно получить много ценной информации и о развитии человеческого зародыша. Однако уже на ранних этапах эмбриогенез человека имеет ряд уникальных черт. Чтобы изучить их, необходимо создавать модели с использованием человеческих клеток. Также подобные модели могут быть использованы в целях регенеративной медицины и для проверки безопасности новых лекарств.
Подобную модель создала команда исследователей из Мичиганского университета. Ученые впервые использовали эмбриональные стволовые клетки человека, чтобы смоделировать процесс формирования головного и спинного мозга.
Клетки, формирующие центральную нервную систему, называются нервной пластинкой, а по ее границам располагаются клетки нервного гребня. Через 28 дней после зачатия пластинка сворачивается в нервную трубку, причем нервный гребень соединяет ее края. Если этого не происходит, эмбрион погибает. Точные причины таких дефектов неизвестны, однако, возможно, определенную роль играют внешние факторы.
Чтобы подробнее изучить процесс, команда исследователей сформировала из стволовых клеток колонии определенной формы и размера. Затем на них подействовали химическими веществами, которые стимулируют дифференциацию нервных клеток. Для ученых стало неожиданностью, что в ответ на одно и то же воздействие часть нервных клеток превратилась в нервную пластинку, а другая — в нервный гребень, точь-в-точь как при развитии зародыша.
Ученые полагают, что на клетки повлияло их расположение внутри колонии. В ее центре плотность была намного выше, и отдельные клетки получали соответствующие механические и химические сигналы. Это и направило одинаковые изначально клетки по разным путям развития. «Растянув» центр колонии, исследователи добились появления там тканей нервного гребня.
Современные модели предполагают, что клетки дифференцируются согласно химическим градиентам. Однако исследование показывает, что механическое воздействие также может играть важную роль в этом процессе.
Модели на основе нейронов важны и для изучения работы взрослого мозга. Японские ученые нашли способ контролировать образование связей между нейронами и выращивать нейронные цепи на микропластинах.
