Исследователи разработали новый химический коктейль MEDY, который может замораживать и оттаивать ткани мозга, не повреждая их. После предварительного замачивания в растворе и последующего криогенного хранения в жидком азоте клетки возвращались к нормальному функционированию в течение 18 месяцев после замораживания. Этот метод консервации должен значительно расширить доступ к высококачественным образцам мозга для биомедицинских исследований.
Одним из наиболее важных достижений в биомедицинских исследованиях последних лет является выращивание органоидов. В частности, эти скопления клеток позволяют воспроизводить большинство заболеваний головного мозга, позволяя изучать их биомолекулярные механизмы и разрабатывать новые лекарства. Однако его доступность строго ограничена из-за времени и затрат, связанных с выращиванием, а также проблем, связанных с хранением.
Исследования показали, что независимо от того, насколько быстро замораживается ткань мозга, переход от замораживания к оттаиванию всегда приводит к повреждению тканей. Криоконсервация органоидов головного мозга с определенными патологическими особенностями чрезвычайно сложна, так как после оттаивания работоспособны лишь немногие нейроны. Поэтому сразу после взятия образца ткани проводится множество исследований.
С другой стороны, методы криоконсервации позволяют эффективно сохранять эмбриональные стволовые клетки, гаметы и эмбрионы. Например, после криоконсервации и размораживания бычью сперму можно использовать для экстракорпорального оплодотворения. После имплантации в организм женщины эмбрион развивается нормально.
Однако криоконсервация органоидов головного мозга, имеющих сложную клеточную структуру, представляет собой серьезную проблему. Методы, используемые для 2D-сборки клеток и ненейронных органоидов, обычно не подходят для нейронных органоидов и живой ткани головного мозга человека (из-за их очень сложной структуры).
Исследователи из китайского университета Фудань нашли способ обойти эти проблемы, предварительно замачивая органоиды мозга в специальном растворе перед хранением их при низких температурах.
Обратите внимание: Российские ученые открыли новый вид цианобактерий на Шпицбергене.
Этот новый метод позволил сохранить большие и разнообразные кластеры коры головного мозга, которые сохранили свою структурную целостность и функцию даже после удивительно длительных периодов криоконсервации. 
Непрерывный рост в течение 150 дней
Чтобы разработать решение для консервации, исследователи из Фуданьского университета протестировали различные химические комбинации. Компонент обладает способностью сохранять морфологическую целостность органелл после оттаивания, уменьшать гибель нейрональных клеток и способствовать росту выбранных на их основе нейритов (выступов из клеточного тела нейронов: аксонов или дендритов). Эти ингредиенты включают метилцеллюлозу, этиленгликоль, поливинилпирролидон, трегалозу, глюкозу, сахарозу и пролин.
Органоиды головного мозга культивировали в течение 21 дня с использованием эмбриональных стволовых клеток человека. Это время роста позволяет клеткам дифференцироваться в нейрональные предшественники и функциональные нейроны. После погружения в различные сочетания растворов для хранения полученные органоиды криогенно замораживали в жидком азоте в течение 24 ч, а затем быстро оттаивали в теплой воде. После многочисленных испытаний и циклов замораживания-оттаивания эксперты пришли к выводу, что комбинация этиленгликоля, метилцеллюлозы, диметилсульфоксида и Y27632 (MEDY) является наиболее эффективной).
Вторая часть исследования заключалась в оценке эффективности раствора MEDY на различных типах органоидов, представляющих различные области центральной нервной системы, включая дорсальный передний мозг, вентральный отдел переднего мозга, спинной мозг и зрительный нерв (OVB). Возраст органоидов (от 4 недель до 3 месяцев) и продолжительность предварительной обработки в растворе также варьировали. Методику также опробовали на органоидах, полученных от больных эпилепсией.
Исследователи обнаружили, что после каждого цикла замораживания-оттаивания органоиды сохраняли функциональность, аналогичную тем, которые никогда не подвергались заморозке. Кластеры клеток функционировали должным образом даже после оттаивания 18 месяцев спустя и продолжали пролиферировать примерно 150 дней.
При этом органоиды, полученные от больных эпилепсией, после оттаивания сохраняли те же патологические особенности. Транскриптомный анализ показал, что этот раствор сохраняет синаптическую функцию и подавляет путь апоптоза, опосредованный эндоплазматической сетью.
Исследователи полагают, что их метод можно распространить на более крупные образцы мозга, что потенциально принесет пользу исследованиям в этой области. «MEDY позволит безопасно и крупномасштабно сохранять различные нервные органоиды и живые ткани мозга, что будет способствовать крупномасштабным исследованиям, медицинским применениям и открытию лекарств», — пишут исследователи в статье, опубликованной в том же журнале .
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Исследователи разработали MEDY - новый химический коктейль, позволяющий замораживать и размораживать ткани мозга, не повреждая их.