Органоид из клеток человеческого мозга, пересаженный в мозг крысы. Он был помечен флуоресцентным белком, поэтому на снимке светится зелёным.
Небольшие скопления клеток человеческого мозга, известные как органоиды мозга. Они чем-то напоминают структуру человеческого мозга, но не повторяют её полностью.
Трансплантаты в мозге крыс успешно прижились. Они не только реагировали на сигналы от других областей мозга, но и сами могли отправлять сигналы, вызывавшие изменение поведения крыс.
Учёные успешно внедрили клетки человеческого мозга в мозг новорождённых крыс. Нейроны человека разрослись в крысином мозге и начали подавать признаки здорового функционирования. Станут ли от этого крысы "немного людьми" и зачем это нужно учёным?
Это на первый взгляд пугающее достижение науки открывает совершенно новый путь изучения сложных психических расстройств, таких как шизофрения и аутизм. Возможно, в результате учёные смогут испытывать новые методы лечения на таких "очеловеченных" крысах.
Изучать, как развиваются эти состояния, невероятно сложно — животные не испытывают те же самые ощущения, что люди, а мозг людей нельзя просто так вскрыть для проведения исследований.
Конечно, исследователи могут собирать в чашках Петри небольшие срезы ткани человеческого мозга, полученные из стволовых клеток. Такое уже удалось сделать с более чем десятком областей мозга.
Но нейроны не вырастают в пробирке до размеров, которых достигают человеческие нейроны в настоящем мозге. А по изолированным от тела нейронам к тому же невозможно сказать, какие симптомы вызовет тот или иной дефект.
Именно для того, чтобы преодолеть все эти ограничения, учёные и имплантировали органоиды человеческого мозга в мозг новорождённых крыс.
Небольшие скопления клеток человеческого мозга, известные как органоиды мозга. Они чем-то напоминают структуру человеческого мозга, но не повторяют её полностью. Фото Muotri Lab/UC San Diego.
Для эксперимента неслучайно были выбраны детёныши крыс. Дело в том, что человеческие нейроны раньше уже пересаживали взрослым крысам. Но мозг любого животного перестаёт развиваться в определённом возрасте, и это ограничивает возможность приживления чужеродных клеток.
Проведя трансплантацию на ранних стадиях развития крысиного мозга, учёные увидели, что человеческие органоиды могут вырасти относительно большими, в них прорастают кровеносные сосуды — то есть к ним успешно подаются питательные вещества. В результате человеческие ткани мозга могли занимать около трети полушария мозга крысы, пишут авторы работы.
Чтобы проверить, насколько хорошо нейроны человека взаимодействуют с мозгом и телом крысы, через усы животных продували воздух, чтобы вызвать электрическую активность в нейронах.
Это показало входную связь — внешняя стимуляция тела крысы обрабатывалась человеческой тканью в мозгу.
В лаборатории вырастили мини-мозг с глазами читайте также
Затем исследователи проверили обратное: могут ли человеческие нейроны отправлять сигналы, которые тело крысы сможет воспринимать.
Для этого крысам пересадили человеческие нейроны, "обученные" реагировать на синий свет. Затем эти нейроны стимулировали синим светом, одновременно обучая крыс лизать носик поилки, чтобы получить воду.
Впоследствии, при активации нейронов синим светом крысы начинали лизать поилку автоматически.
Это говорит о замечательном достижении: сигнал, начинавшийся в пересаженных человеческих тканях, проходил весь путь по нервной системе крысы, вызывая поведенческую реакцию.
Также для создания некоторых органоидов использовались клетки мозга трёх пациентов с генетическим заболеванием: синдромом Тимоти. Он поражает сердце и нервную систему и обычно приводит к ранней смерти.
После поведенческих тестов крыс усыпили, извлекли и препарировали их мозг, что позволило исследователям изучить, как прижились органоиды на клеточном уровне.
Они обнаружили, что человеческие нейроны выросли намного крупнее любых нейронов, выращенных в пробирке. Они успешно "обосновались" в крысином мозге и образовали сети с "родными" нейронами крыс.
Нейроны у крыс с трансплантатами с синдромом Тимоти были менее развиты и образовывали иные синаптические связи с окружающей тканью мозга по сравнению с контрольными группами. Это новое открытие, которое не удалось бы сделать, изучая органоиды мозга в чашке Петри.
В мозге долгожителей обнаружены супернейроны читайте также
По словам авторов исследования, этот метод в конечном итоге можно будет использовать для тестирования новых лекарств.
Но он же и поднимает потенциально неудобные вопросы: сколько ткани человеческого мозга можно имплантировать крысе, прежде чем природа животного изменится? Будет ли этично проводить подобный "апгрейд мозга" у приматов?
Исследователи утверждают, что глубина интеграции нейронов человека с мозгом крысы имеет "естественные барьеры".
Мозг крысы развивается намного быстрее, а само животное живёт гораздо меньше, чем человек. Поэтому кора мозга крысы может интегрировать не так много человеческих нейронов.
Но у видов, более близких к человеку, таких барьеров может не быть, и авторы этой работы пока не поддерживают использование этой техники у приматов.
Новое исследование было опубликовано в издании Nature.
Больше поразительных новостей из мира науки и медицины вы найдёте в разделах "Наука" и "Медицина" на медиаплатформе "Смотрим".
