- 22,450
- 46
- 8 Ноя 2022
Астроциты впервые показали, как зарождается нейродегенерация.
Учёным впервые удалось наблюдать за одними из самых загадочных клеток мозга именно в том виде, в каком они существуют в живой ткани. Исследователи из Университета Джонса Хопкинса и Национального исследовательского совета Италии создали нанопроволочный каркас, на котором астроциты — самые многочисленные и одновременно самые недооценённые клетки нервной системы — сохраняют свою естественную звёздчатую форму. В обычных условиях, на гладком стекле, они мгновенно сплющиваются и перестают напоминать сами себя, что годами мешало изучать их реальное поведение.
Астроциты редко попадают в центр внимания, хотя выполняют работу, без которой мозг не смог бы существовать. Они управляют химическим балансом вокруг нейронов , регулируют передачу сигналов в синапсах , поддерживают проницаемость гематоэнцефалического барьера и формируют опорный каркас, на котором строятся нейронные сети. В живой ткани их отростки расходятся сложным узором и меняют форму в зависимости от активности окружающих нейронов. Однако в лаборатории эта красота обычно исчезает — стоило перенести клетки на стеклянные чашки Петри, их ветвистые структуры «схлопывались» в бесформенные комочки.
Чтобы вернуть астроцитам нормальный облик, учёные создали прозрачные коврики из стеклянных нанопроволок. Их поверхность напоминает структуру ткани мозга, где нейроны и глиальные клетки опираются на трёхмерную сеть волокон. Когда астроциты высаживали на такие матрицы, происходило почти чудо: клетки вновь разворачивали свои характерные разветвлённые отростки и вели себя так же, как в мозге. Они не просто внешне напоминали природные — они ветвились, созревали и занимали пространство теми же паттернами, что и в нервной ткани.
Следующий шаг оказался не менее важным. К нанопроволочной платформе исследователи добавили высокоточную трёхмерную визуализацию, которая не требует ни красителей, ни флуоресцентных маркеров. Такая техника позволяет видеть объёмную структуру клетки в реальном времени и отслеживать, как она перестраивает свои отростки, реагирует на соседние клетки и меняет форму по мере роста. Раньше подобное было невозможно: привычные методы окрашивания и подсветки искажали поведение живых клеток или давали слишком грубую картину.
Для биологии мозга это открывает совершенно новый уровень. Долгое время астроциты оставались на втором плане, тогда как именно их нарушения связывают с болезнью Альцгеймера, болезнью Паркинсона и другими нейродегенеративными состояниями. Возможность наблюдать за ними в естественной форме даёт шанс понять, как эти заболевания зарождаются, почему меняется работа клеточных сетей и на каком этапе можно вмешаться, чтобы замедлить разрушительные процессы.
Разработчики считают, что новая технология способна изменить и то, как строятся экспериментальные модели мозга. Платформы наподобие «мозга на чипе», органоиды и другие инженерные системы давно стремятся воспроизвести поведение живой ткани, но упирались в то, что клетки в лабораторных условиях ведут себя иначе, чем в организме. Нанопроволочные подложки могут приблизить такие модели к реальности и сделать их пригодными для изучения лекарств, травм мозга и механизмов старения.
Работу поддержало Управление научных исследований ВВС США и совместная лаборатория CNR – JHU. Полные результаты опубликованы в журнале Advanced Science.
Учёным впервые удалось наблюдать за одними из самых загадочных клеток мозга именно в том виде, в каком они существуют в живой ткани. Исследователи из Университета Джонса Хопкинса и Национального исследовательского совета Италии создали нанопроволочный каркас, на котором астроциты — самые многочисленные и одновременно самые недооценённые клетки нервной системы — сохраняют свою естественную звёздчатую форму. В обычных условиях, на гладком стекле, они мгновенно сплющиваются и перестают напоминать сами себя, что годами мешало изучать их реальное поведение.
Астроциты редко попадают в центр внимания, хотя выполняют работу, без которой мозг не смог бы существовать. Они управляют химическим балансом вокруг нейронов , регулируют передачу сигналов в синапсах , поддерживают проницаемость гематоэнцефалического барьера и формируют опорный каркас, на котором строятся нейронные сети. В живой ткани их отростки расходятся сложным узором и меняют форму в зависимости от активности окружающих нейронов. Однако в лаборатории эта красота обычно исчезает — стоило перенести клетки на стеклянные чашки Петри, их ветвистые структуры «схлопывались» в бесформенные комочки.
Чтобы вернуть астроцитам нормальный облик, учёные создали прозрачные коврики из стеклянных нанопроволок. Их поверхность напоминает структуру ткани мозга, где нейроны и глиальные клетки опираются на трёхмерную сеть волокон. Когда астроциты высаживали на такие матрицы, происходило почти чудо: клетки вновь разворачивали свои характерные разветвлённые отростки и вели себя так же, как в мозге. Они не просто внешне напоминали природные — они ветвились, созревали и занимали пространство теми же паттернами, что и в нервной ткани.
Следующий шаг оказался не менее важным. К нанопроволочной платформе исследователи добавили высокоточную трёхмерную визуализацию, которая не требует ни красителей, ни флуоресцентных маркеров. Такая техника позволяет видеть объёмную структуру клетки в реальном времени и отслеживать, как она перестраивает свои отростки, реагирует на соседние клетки и меняет форму по мере роста. Раньше подобное было невозможно: привычные методы окрашивания и подсветки искажали поведение живых клеток или давали слишком грубую картину.
Для биологии мозга это открывает совершенно новый уровень. Долгое время астроциты оставались на втором плане, тогда как именно их нарушения связывают с болезнью Альцгеймера, болезнью Паркинсона и другими нейродегенеративными состояниями. Возможность наблюдать за ними в естественной форме даёт шанс понять, как эти заболевания зарождаются, почему меняется работа клеточных сетей и на каком этапе можно вмешаться, чтобы замедлить разрушительные процессы.
Разработчики считают, что новая технология способна изменить и то, как строятся экспериментальные модели мозга. Платформы наподобие «мозга на чипе», органоиды и другие инженерные системы давно стремятся воспроизвести поведение живой ткани, но упирались в то, что клетки в лабораторных условиях ведут себя иначе, чем в организме. Нанопроволочные подложки могут приблизить такие модели к реальности и сделать их пригодными для изучения лекарств, травм мозга и механизмов старения.
Работу поддержало Управление научных исследований ВВС США и совместная лаборатория CNR – JHU. Полные результаты опубликованы в журнале Advanced Science.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
