Развитие человеческого мозга — результат сложного эволюционного процесса, в ходе которого формируются десятки миллиардов клеток, распределяющихся по трём тысячам типов и создающих синаптические сети. Основная часть этого происходит до рождения, однако процессы продолжаются около 30 лет. Ранее изучение мозга ограничивалось животными моделями и небольшими образцами человеческой ткани. Сейчас же учёные используют органоиды — искусственные миниатюрные модели мозга, созданные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPS-клеток). За годы работы технология значительно продвинулась: из простых структур были созданы сложные системы, имитирующие различные области мозга.
Органоиды развиваются по аналогии с настоящим мозгом, достигая в диаметре 4 мм и существуя до 200 дней. В них обнаружены внешние RG-клетки, которые особенно распространены у человека и, вероятно, влияют на размеры мозга. С помощью этих моделей учёные получили возможность создавать модели заболеваний, таких как микроцефалия, изучать влияние вируса Зика, моделировать паралич и процессы обработки болевых сигналов. Также развиваются ассемблоиды — объединённые органоиды, и химероиды — структуры из клеток разных доноров с молекулярными метками, что способствует тестированию лекарств и изучению нейроразвития.
В настоящее время исследователи ищут пути ускорить созревание органоидов, чтобы изучать расстройства, проявляющиеся в подростковом возрасте, например, шизофрению. Уже в этом году запланировано первое клиническое испытание терапии синдрома Тимоти, разработанной с использованием органоидов: команда Серджиу Пашки нашла способ исправить генетическую мутацию, вызывающую нарушения миграции нейронов.
Несмотря на успехи, органоиды пока не способны воспроизвести всю сложность человеческого мозга и существуют лишь несколько месяцев в лабораторных условиях. С развитием технологий неизбежно возникнут этические вопросы, связанные с возможным появлением у органоидов сложных форм поведения. Тем не менее, эти мини-модели уже играют ключевую роль в изучении мозга и создании новых методов лечения его заболеваний.