Ученые из Университета Джонса Хопкинса совершили прорыв в исследовании шизофрении и биполярного расстройства, используя выращенные в лаборатории органоиды мозга размером с горошину. Эти психические заболевания, от которых страдают миллионы людей, традиционно сложно диагностировать из-за отсутствия четких биологических маркеров, и их лечение часто сводится к длительному методу проб и ошибок.
Исследовательская группа под руководством биомедицинского инженера Энни Катурии создала органоиды из клеток крови и кожи пациентов с шизофренией, биполярным расстройством и здоровых людей.
Преобразовав их в стволовые клетки, ученые вырастили упрощенные модели префронтальной коры мозга, содержащие различные типы нервных клеток и миелин.
Ключевым достижением стало применение алгоритмов машинного обучения для анализа электрической активности нейронов в этих мини-мозгах. Исследователи выявили уникальные паттерны нейронных всплесков и их изменений, которые служат электрофизиологическими биомаркерами заболеваний.
Эти «сигнатуры» позволили с точностью до 83% определить, какому пациенту принадлежал органоид, а после стимуляции слабым током точность возросла до 92%.
Полученные результаты открывают путь к принципиально новым подходам в диагностике и лечении. В будущем это может позволить не только объективно подтверждать диагноз, но и использовать органоиды в качестве персонального испытательного полигона для лекарств.
Ученые уже сотрудничают с клиницистами, тестируя, как различные препараты и их дозировки влияют на электрическую активность органоидов, созданных из клеток конкретных пациентов.
Это может значительно сократить многомесячный период подбора терапии, который сегодня является тяжелым испытанием для пациентов, и помочь сразу назначать эффективное лечение, в том числе тем, кто устойчив к стандартным препаратам, например, клозапину.
