Это глава из новой детской книги о научных открытиях 2020 года. Но и взрослым будет безумно интересно!
В 2020 году американские учёные заразили кишечники, лёгкие и печени десятков людей вирусом SARS-CoV2, вызывающим COVID-19, — только сами люди спокойно жили своей жизнью, то есть сидели дома. Всем этим издевательствам в лаборатории подвергались крошечные, размером с рисовое зерно, копии их органов.
Учёные научились брать небольшой комок клеток у человека из-за щеки: можно просто поскрести там ватной палочкой — а потом растить клетки в стеклянной посуде и превращать во что угодно.
Таким копиям правильнее было бы давать названия в кавычках: "печени", "кишечники", "лёгкие" — это всё же не совсем органы. На научном языке они называются органоидами. И в 2020 году у них было множество приключений.
Как вырастить мозг в лабораторных условиях
Эта история началась пять лет назад, когда совсем молодая исследовательница Мадлен Ланкастер пыталась выращивать мозг плодовых мушек в чашке Петри — это такое блюдечко, на котором обычно неплохо живут и растут группы клеток животных/ Мозг отказывался расти, а ещё его всё время смывала питательная жидкость, которую Мадлен вынуждена была менять каждый день, чтобы клетки не голодали.
Ей очень хотелось найти какое-то решение. Тогда Мадлен использовала липкий гель, чтобы клетки не уплывали, и тут произошла вещь, которую никто до неё не видел. Клетки стали расти внутри геля во все стороны: влево и вправо, вверх и вниз.
Любой наш орган так и живет в теле: у него есть толщина, ширина и высота. У мозга, конечно, тоже есть толщина, ширина и длина, и клетки в мозге образуют много слоёв, как торт "Наполеон". Эти слои договариваются друг с другом, какой слой за что отвечает, распределяют задачи, передают друг другу информацию, думают, запоминают.
До Мадлен никто не мог вырастить такую многослойную штуку в лабораторных условиях. Учёные впервые получили возможность видеть, как работает крошечный мозг целиком, а не отдельные его клетки, и проводить над ним эксперименты.
Причём речь идёт не только о мозге мух, но и о мозге человека. Например, о вашем собственном мозге и даже о тысяче ваших мозгов, живущих в чашках Петри.
Почему пока нельзя клонировать человека
Каждый человек начал свою жизнь с одной клетки. Она появилась за девять месяцев до его рождения. Клетки умеют делиться пополам и расти, потом снова делиться и расти, и после 45 таких удвоений получается примерно 50 килограммов человека.
Но каждый из нас — не бесформенный ком клеток, сидящий на стуле. У него есть скелет и мышцы, кожа и кишечник, лёгкие и мозг. Клетки каждого органа знают свою работу, и они, как правило, уже не могут поменять "профессию". Если только они не попались на ватную палочку учёным и не поселились в чашке Петри.
Сегодня мы можем взять клетки из-за щеки и перепрограммировать их. Они забывают свою "профессию" — тот факт, что жили в щеке и что щеке этой (в моём, например, случае) было 44 года. Они считают, что должны заново создать организм с нуля.
Рано или поздно так и будет, и ученые клонируют человека — сделают одну или множество его копий, близнецов, из таких вот клеток. Но пока что это запрещено законами всех стран. Зато никто не запрещает заставить эти обновлённые клетки строить не целый организм, а отдельные органы.
Правда, целые органы мы пока выращивать не умеем — только органоиды, не больше рисового зерна, потому что дальше начинаются проблемы с их питанием. Зато мы можем вырастить из одного комочка — тысячи. И делать с ними что угодно — у них нет никаких прав.
Хотя в прошлом году учёные забеспокоились: крошечные органоиды мозга начали… думать! Точнее, в них зародились импульсы, очень похожие на работу обычного мозга.
Это сложно себе представить: копии моего мозга, и в них — "мысли". Чьи? Мои? Их собственные? Бьётся эта "мысль" в чашке Петри, но у неё даже нет тела, она не может решить, что надо бы куда-то сбежать или хотя бы попросить как следует помыть чашку Петри и добавить соли в питательный раствор.
Органоиды – болеют коронавирусом и раком, летают в космос
Всё это ужасно любопытно для науки, но сегодня органоиды ещё и приносят людям реальную пользу. Мы заразили органоиды коронавирусом — и узнали, как именно вирус нападает на кишечник и печень, а значит, быстрее научимся его побеждать.
В одном эксперименте в органоид мозга обычного человека вживили гены неандертальца. Это такой вымерший уже вид людей. Известно, что у некоторых из них мозг был даже больше, чем у нас. И, конечно, интересно узнать, как работал их мозг, — возможно, органоиды скоро нам об этом расскажут.
В другом эксперименте органоиды мозга отправили на Международную космическую станцию, чтобы посмотреть, как они будут развиваться в невесомости. Только представьте себе: вы ходите по Земле, а копии вашего мозга летают на орбите — поразительно!
Ещё пример. Учёные из Германии вырастили тысячи органоидов кишечника пациента, больного раком, — и в каждом органоиде жил его рак. Этому больному не помогали лекарства. Учёные поселили органоиды в тысячи крошечных пластиковых ямок. Робот поставил тысячи экспериментов с этими "кишечничками" и подобрал лекарство, которое убивает именно этот рак. Больного успели вылечить.
В другом эксперименте в 2020 году крысам пересадили органоиды человеческой печени, которые тоже вырастили из клеток, взятых из-за щеки. В животе у крыс к органоидам проросли крысиные кровеносные сосуды, и "печёнки" стали получать по ним питание и расти, а потом — заработали на полную мощность! Грызуны несколько дней переваривали корм человеческими "печёнками"!
Скоро таким образом мы сможем выращивать себе уже не органоиды, а целые органы на запчасти. Кто откажется иметь в запасе десяток почек на случай болезни? Или парочку сердец к старости? Пригодится, да?
