Ученые обнаружили, что обычная пищевая добавка может стать ключом к открытию лекарства от множества заболеваний мозга
Опубликовано: | Обновлено:
Исследование предполагает, что добавка, обнаруженная в сотнях продуктов питания, может помочь в дальнейшем изучении тяжелых заболеваний мозга.
Нейробиологи и инженеры уже давно создают из стволовых клеток человека трехмерные структуры, похожие на мозг, называемые органоидами, для научных исследований.
Они призваны имитировать состав и функции настоящего мозга, что позволит ученым изучать такие заболевания мозга, как эпилепсия и аутизм, а также редкие состояния.
Стволовые клетки формируют структуры, напоминающие части развивающегося мозга на ранних этапах развития. Однако органоиды естественным образом склеиваются и сливаются во время обработки, что быстро делает их непригодными к использованию, а выращивание большого количества клеток для крупномасштабных испытаний затруднительно.
Это представляет собой сложную задачу, поскольку для надлежащего изучения мозга ученым обычно требуются тысячи органоидов.
Исследователи из Стэнфордского университета стремились найти материалы, которые могли бы удерживать органоиды мозга отдельно во время роста, что позволило бы использовать их дольше и производить с большей скоростью.
В новом исследовании группа проверила 23 материала на органоидах и нашла одно решение, которое помогло сохранить органоиды раздельными: ксантановую камедь, которая используется для загущения или стабилизации пищевых продуктов .
Исследователи заявили, что полученные результаты дадут им значительно больше органоидов для использования в важных испытаниях при хронических заболеваниях, таких как эпилепсия и аутизм, а также для проверки безопасности сильнодействующих лекарств для уязвимых групп, таких как беременные женщины и дети.
Исследователи Стэнфордского университета обнаружили, что пищевая добавка ксантановая камедь может предотвращать разделение моделей мозга, называемых органоидами, что помогает им изучать неврологические расстройства (изображение)
Ксантановая камедь содержится в сотнях продуктов питания: от заправок для салатов и выпечки до мороженого, а также в средствах личной гигиены, таких как зубная паста, лосьон и шампунь.
Ксантановая камедь, содержащаяся в пищевых продуктах, может вызывать побочные эффекты со стороны пищеварительной системы, такие как учащенное стул, диарея и газы. Новые исследования также показывают, что эта добавка может быть связана с колоректальным раком , поскольку она может изменять состав кишечных бактерий и вызывать воспаление, которое повреждает ДНК клеток и способствует образованию раковых клеток.
Однако исследователи из Стэнфорда полагают, что в лабораторных условиях это поможет им создать еще тысячи органоидов для изучения хронических заболеваний мозга.
И это происходит в трудные времена, поскольку, по словам команды, ранее их было так мало, что это серьезно ограничивало их исследования.
Серджиу Паска, ведущий автор исследования и профессор психиатрии в Медицинской школе Стэнфордского университета, сказал: «Сейчас мы можем легко изготовить 10 000 таких».
«Этот метод, как и все наши методы, открыт и доступен. Многие лаборатории уже внедрили эту методику».
Команда планирует использовать органоиды для исследования состояний, возникающих в мозге на раннем этапе жизни, таких как аутизм и синдром Тимоти — редкое заболевание, вызванное мутациями в гене CACNA1C.
Синдромом Тимоти страдают менее 100 человек во всем мире. Он приводит к таким заболеваниям сердца, как синдром удлиненного интервала QT и тахикардия (слишком частые удары сердца), задержкам развития, инфекциям и судорогам.
Способность команды сосредоточиться на аутизме также может дать ключ к пониманию причин роста заболеваемости этим заболеванием , которое затрагивает каждого 31 ребенка в США.
В новом исследовании, опубликованном в июне в журнале Nature Biomedical Engineering , было проверено влияние 23 различных материалов на сохранение раздельных органоидов.
Сара Хейлшорн, автор исследования и профессор Рики/Нильсена в Школе инженерии Стэнфордского университета, отметила: «Мы выбрали материалы, которые уже считались биосовместимыми, относительно экономичными и простыми в использовании, чтобы другие ученые могли легко использовать наши методы».
Исследователи выращивали органоиды в богатой питательными веществами жидкости в течение шести дней, а затем добавили один из тестовых материалов. Спустя 25 дней они измерили количество оставшихся органоидов.
Они обнаружили, что даже в небольших количествах ксантановая камедь была единственным материалом, который препятствовал слиянию органоидов.
Ксантановая камедь — это эмульгатор, который используется в таких продуктах, как заправки для салатов, для их загущения и стабилизации (изображение)
Чтобы продемонстрировать, как эту технологию могут использовать другие ученые, соавтор исследования Гента Наразаки вырастил 2400 органоидов партиями и добавил к каждому пластырю один из 298 одобренных FDA препаратов, чтобы проверить, вызывает ли какой-либо из них дефекты роста.
Они обнаружили, что некоторые препараты задерживают рост органоидов, что позволяет предположить, что они могут быть вредны для развития мозга.
Результаты исследования означают, что наличие большего количества органоидов позволит ученым тщательно изучить воздействие лекарственных препаратов на мозг плода, что поможет разработать рекомендации по безопасности лекарственных препаратов, которые беременным женщинам следует и не следует принимать.
Паска сказал: «Один экспериментатор самостоятельно изготовил тысячи корковых органоидов и протестировал почти 300 препаратов».
Команда планирует использовать этот метод для создания большего количества органоидов и использовать их для оценки причин и прогрессирования нейропсихиатрических расстройств, таких как аутизм, эпилепсия и шизофрения.
Паска сказал: «Борьба с этими заболеваниями действительно важна, но если не расширить масштабы, то добиться успеха невозможно».
«Это наша цель на данный момент».
Daily Mail
