Мельбурн, Австралия. Передовая лаборатория, где 800.000 XNUMX человеческих нейронов растут на кремниевом чипе и играют в Pong. Или, по крайней мере, раньше: исследователи Кортикальные лаборатории только что показали, что эти искусственные нейроны могут делать гораздо больше, чем просто играть в игры. Например, они реагируют на противоэпилептические препараты, изменяя свое поведение и улучшая производительность. карбамазепинв частности, превратил эти пробирочные клетки мозга в настоящих неврологических «учеников». Впервые в истории культивированные нейроны реагируют на лекарственную терапию.
Как Cortical Labs произвела революцию в неврологических исследованиях
Австралийская команда во главе с Бретт Каган, главный научный сотрудник компании, имеет опубликовано в журнале Коммуникационная биология результаты эксперимента, который переопределяет границы между биологией и технологией. Исследователи использовали нейроны, полученные из человеческих плюрипотентных стволовых клеток, культивируя их в течение 21 дня, пока они не дифференцировались в клетки, представляющие те, которые обнаруживаются при эпилепсии.
Затем эти нейроны подвергли модели глутаматергической гиперактивации, имитирующей состояния, возникающие во время эпилептических припадков. Глутамат — возбуждающий нейромедиатор. который, будучи разбалансированным, может вызвать нейронное перевозбуждение, типичное для эпилепсии.
Эффективность карбамазепина на искусственных нейронах
Переломный момент наступил, когда исследователи протестировали три различных противоэпилептических препарата: фенитоин, перампанел и карбамазепин. Только последний, введенный в дозе 200 мкМ, дал исключительные результаты. Он не только снизил нейронную гиперактивацию (как и все три препарата), но и значительно улучшил способность нейронов играть в Pong.
La карбамазепин — противоэпилептический препарат, используемый с 1965 года, особенно эффективен против парциальных припадков. Он действует в основном на натриевые каналы, снижая повторяющуюся высокочастотную активацию потенциалов действия. Но наблюдение этого механизма в действии на нейронах, выращенных в лабораторных условиях, представляет собой беспрецедентный прорыв.
Платформа CL1 от Cortical Labs преобразует тестирование на наркотики
Технология, лежащая в основе этого прорыва, — платформа CL1, на которой размещена система. БлюдоМозг. Как я указал в этой статье, это биокомпьютер, который объединяет живые человеческие нейроны с традиционным оборудованием. Нейроны растут на кремниевой подложке, оснащенной электродами, которые обеспечивают двунаправленную связь между биологической тканью и процессором.
Эта система позволяет нам в режиме реального времени наблюдать, как препараты влияют на поведение нейронов, устраняя необходимость использования животных моделей. Брэд Уотмафф, руководитель отдела биологии в Cortical Labs, подчеркивает, что этот подход открывает путь к «более значимым показателям терапевтического успеха».
Будущее персонализированной медицины
Значимость этого открытия выходит за рамки одного эксперимента. Возможность тестировать лекарства на реальных, но искусственно выращенных человеческих нейронных сетях может значительно ускорить разработку новых методов лечения. Каждая система CL1 может быть настроена для представления различных неврологических заболеваний, от слабоумия до лекарственно-устойчивой эпилепсии.
В исследовании также принимали участие ученые изКембриджский университет и британский стартап бит.био, демонстрируя, как международное сотрудничество расширяет границы прикладной нейронауки.
Система SBI (Synthetic Biological Intelligence) компании Cortical Labs все еще проще человеческого мозга, но это фундаментальный шаг к более эффективной и персонализированной терапии. Как он заключает Каган:
«Это только начало. Возможность наблюдать, как живые нейроны реагируют на стимуляцию и медикаментозное лечение в режиме реального времени, открывает совершенно новые пути для разработки, тестирования и персонализации терапий».
Граница между естественным и искусственным продолжает размываться, открывая возможности, которые до вчерашнего дня существовали только в нашем воображении.
