Нью-Хейвен, штат Коннектикут — всего день назад этот мозг принадлежал живому человеку. Теперь, спустя несколько часов после смерти его владельца, он лежит на тележке, опутанный трубками, которые пульсируют, прокачивая через орган литры кровезаменителя и других жидкостей, снабжая его кислородом и выводя продукты жизнедеятельности.
Мозг, в котором сохранились основные функции, но электрическая активность подавлена анестезией, находится между жизнью и смертью. Пока он усваивает экспериментальные препараты, датчики фиксируют его реакции, собирая сотни показателей о его клетках, белках и физиологии. Затем, через 24 часа, его разрежут на сотни частей для более детального изучения.
Этот мозг — один из более чем 700 образцов, которые 5-летний биотехнологический стартап Bexorg выращивал и изучал с помощью набора собственных машин для поддержания жизнедеятельности мозга, которые компания называет BrainEx.
Платформа позволяет исследователям детально изучить, как потенциальные методы лечения могут воздействовать на мозг при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера или боковой амиотрофический склероз.
Bexorg может делать биопсию мозга и выяснять, как долго лекарство остается в клетках, достигает ли оно своей молекулярной цели и есть ли какие-либо побочные эффекты.
По словам разработчиков, эта система обеспечивает гораздо более реалистичные условия для тестирования лекарств, чем лабораторные животные или клетки в пробирке.
По словам врача Звонимира Врселья, одного из основателей и генерального директора Bexorg, целый мозг — это результат многолетнего воздействия окружающей среды, истории лечения и уникальной генетики, которые могут влиять на реакцию на экспериментальные лекарства. «Вы получаете клетки, которые существуют уже 60–80 лет».
По словам Бруны Беллавер, изучающей нейродегенеративные заболевания в Питтсбургском университете, предварительные результаты, в том числе постер 2025 года, в котором говорится, что сохраненный мозг реагирует на некоторые методы лечения так же, как живой мозг, обнадеживают. «Это огромный шаг вперед по сравнению с мышиными моделями», — говорит она о платформе.
Компания Bexorg долгое время оставалась в тени. Ее основатели не публиковали научных работ о своей деятельности, за исключением ранних экспериментов со свиным мозгом, хотя, по словам Врселья, они готовят свою первую статью о человеческом мозге.
Теперь компания расширяет масштабы деятельности и привлекает к себе внимание. В ее новой лаборатории, которую Science посетила на прошлой неделе, установлен роботизированный манипулятор высотой 1,2 метра, который автоматизирует процесс препарирования до 1600 мозгов в год и анализа 11 000 белков в каждом из них. Сегодня на пресс-конференции компания продемонстрирует процесс сборки Bexorg и постарается убедить общественность в том, что ее расчлененные мозги не нарушают этических норм и не рискуют обрести сознание.
Результаты исследований на этих образцах мозга вскоре будут проверены на практике: по крайней мере один из партнеров Bexorg, фармацевтическая компания Biohaven, запускает клинические испытания препарата, призванного увеличить выработку энергии в пораженном болезнью мозге.
Отчасти в основе препарата лежат данные, полученные при исследовании образцов мозга, выращенных в Bexorg. По мнению главного научного сотрудника Biohaven Брюса Кара, система, способная предсказать безопасность и эффективность терапии лучше, чем животные или клеточные модели, может сократить годы и миллионы долларов, которые обычно тратятся на разработку лекарств. Пока что, по его словам, «технология соответствует всем заявленным характеристикам».
Аппараты BrainEx установлены в шести плексигласовых боксах в офисе с видом на Йельский университет, где 10 лет назад Врселья, нейробиолог Ненад Сестан и их коллеги задумали эту идею. Прежде чем поместить мозг в аппарат, хирурги осматривают его через лупу, а затем вшивают четыре пластиковых порта в сосуды, которые когда-то снабжали его кровью, чтобы он мог реагировать на лекарства и генерировать данные. После того как мозг подключен к аппаратам BrainEx, искусственные легкие и почки насыщают его кислородом и фильтруют жидкости, проходящие через орган.
Врселья и Сестан впервые применили этот подход для восстановления функций мозга свиней, полученных с местной скотобойни. Они опубликовали результаты в статье Nature за 2019 год и сразу же столкнулись с опасениями, что в мозге могут сохраняться следы сознания, способность чувствовать боль или воспоминания.
По словам Брендана Парента, специалиста по биоэтике из медицинского центра Лангоне при Нью-Йоркском университете и одного из шести специалистов по этике в консультативном совете Bexorg, мозг уже почти не способен к скоординированной нейронной активности, необходимой даже для минимального проявления сознания. Кроме того, компания, помимо прочего, подавляет любую электрическую активность с помощью анестетика пропофола.
Bexorg сотрудничает с организациями, которые закупают донорские органы для трансплантации. По словам Врселья, как только семьи узнают о процессе и целях компании, их реакция становится исключительно положительной.
У моделей на животных есть очевидные недостатки, особенно когда речь идет об испытаниях лекарств на мозге. Нет никакой гарантии, что лекарство, которое легко проникает в мозг мыши, будет действовать так же на мозг человека, а опасная передозировка или недостаточная доза могут свести на нет многообещающую терапию. «В лучшем случае это как хождение по лезвию ножа, — говорит Кар. — Иногда вы попадаете в точку, опираясь на [животную модель], а иногда промахиваетесь мимо цели полностью».
По словам Врселья, недавние попытки правительства США отговорить исследователей и производителей лекарств от тестирования на животных в пользу систем, основанных на человеческом факторе или компьютерных моделей также являются «огромным подспорьем для нас».
На сегодняшний день компания привлекла 42,5 миллиона долларов, не считая нескольких грантов и партнерских соглашений с биотехнологическими компаниями и университетами, суммы которых Bexorg отказалась раскрывать.
Помимо тестирования лекарств, в том числе разработанных самой компанией Bexorg, мозг может стать источником новых маркеров болезненных процессов, таких как нейродегенерация при болезни Альцгеймера, которые могут быть полезны врачам для диагностики и мониторинга.
По словам Врселья, этот подход особенно хорошо подходит для изучения нейродегенеративных заболеваний, поскольку они, как правило, не связаны с электрической активностью мозга, а также потому, что мозг доноров часто поражен несколькими такими заболеваниями — это явление, которое сложно воспроизвести и изучить в лабораторных условиях.
Команда Кара в Biohaven использовала около 130 мозгов Bexorg для тестирования нескольких препаратов, включая один, предназначенный для предотвращения накопления токсичных белков в мозге при таких заболеваниях, как болезнь Паркинсона.
Препарат не подействовал на мышей, но, по словам Кара, он сработал на человеческом мозге в дозировке, в 20 раз меньшей, чем рассчитывала компания, что сэкономило ей год на разработке и потенциально снизило риск серьезных побочных эффектов.
Biohaven также разрабатывает соединение под названием BHV-8100, которое взаимодействует с метаболическими ферментами, повышая энергетический потенциал мозга и позволяя нейронам более эффективно использовать глюкозу. Эти метаболические пути нарушаются при многих нейродегенеративных заболеваниях.
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило заявку Biohaven на проведение клинических испытаний BHV-8100 на основе данных, полученных при исследовании мозга пациентов с болезнью Альцгеймера. В конце этого месяца компания объявит, какое заболевание она собирается лечить.
По словам Ли-Хуэй Цай, нейробиолога из Массачусетского технологического института, которая использует органоиды мозга, выращенные из стволовых клеток человека и чипы, имитирующие гематоэнцефалический барьер, для изучения нейродегенеративных заболеваний, «это уже выдающееся достижение».
Она отмечает, что мозг, выращенный в лаборатории, не может быть идеальной моделью живого мозга: например, системы, отводящие жидкость из мозга, в полноценном человеческом теле могут работать иначе, а подавление активности нейронов может влиять на кровоток в органе.
Кар добавляет, что из-за отсутствия электрической активности в мозге невозможно определить, вызовет ли препарат судороги, хотя компания планирует в конечном итоге отказаться от анестезии при работе с некоторыми срезами мозга. По словам Кара, этот пробел могут восполнить другие модели.
По словам Врселья, по мере расширения Bexorg может заняться изучением других заболеваний, в том числе психических расстройств и рака. В конечном итоге команда надеется сохранять мозг в BrainEx до двух недель, чтобы собрать как можно больше данных о долгосрочных процессах, таких как пластичность мозга в ответ на лечение.
Компания также разрабатывает модель машинного обучения под названием NeuroLens, которая представляет собой «виртуальный мозг», обученный на данных о работе мозга, медицинских картах доноров, а также на данных о белковом составе и микроскопии тканей мозга. В перспективе эта модель позволит исследователям тестировать новые молекулы лекарств еще до того, как они попадут в реальный мозг.
В этой виртуальной форме образцы мозга из лаборатории Bexorg продолжат своё существование даже после отключения от систем жизнеобеспечения.
Оф. сайт Bexorg: bexorg.com
Источник: www.science.org
*
Источник перевода: https://newsstreet.ru/blog/science/36110.html
Больше интересных статей, которые я не успеваю переводить, но которые можно почитать через онлайн-переводчики, можно найти по ссылке: t.me/murrrzio.