Кору мозга мышей впервые заменили на аналог из человеческих клеток
Молекулярные биологи из США и Европы разработали метод, позволяющий заменить почти всю кору мозга детенышей мышей на искусственно созданный аналог из человеческих стволовых клеток. Это открытие предоставляет медикам возможность исследовать механизмы развития и тестировать эффективность лекарств для заболеваний, затрагивающих кору мозга человека, как сообщается в статье в научном журнале Nature. Об этом сообщает издание ТАСС.
Ученые отмечают, что ранее изучение механизмов формирования человеческого мозга и причин различных заболеваний было затруднено из-за недоступности тканей центральной нервной системы для экспериментов. Разработка технологии трансплантации органоидов коры мозга в нервные системы грызунов открывает новые перспективы для изучения работы человеческого мозга и испытания новых медикаментов.
Группа исследователей, возглавляемая известным нейрофизиологом Серджу Паска, за последние четыре года активно проводила эксперименты по "подключению" органоидов — миниатюрных аналогов человеческого мозга — к нервной системе различных модельных животных.
В 2022 году ученые впервые заменили небольшую часть мозга грызуна с помощью органоида, созданного из стволовых клеток, а в следующем году их американские коллеги успешно интегрировали такую структуру в зрительную кору крыс. Эти достижения вызвали большой интерес к более масштабным экспериментам, направленным на замену нескольких регионов коры или целых отделов мозга животных на органоиды.
Для реализации этой задачи биологи вывели уникальную породу мышей, геном которых был модифицирован так, что в их зародышах не формируются клетки, из которых развивается кора полушарий мозга и гиппокамп — область, отвечающая за память. Это привело к образованию значительного пустого пространства в черепе детенышей, которое можно заполнить человеческими нейронами.
Исследования показали, что трансплантация органоидов в череп этих грызунов на второй день их жизни позволяет заменить до 90% утраченной коры на человеческий аналог. Через полгода после начала эксперимента когнитивные способности мышей восстанавливаются, и они не отличаются по поведению и способности решать задачи от немодифицированных особей.
Ученые также заметили несколько интересных изменений в структуре мозга этих мышей. Он стал так же уязвим к недостатку кислорода, как и человеческая нервная система, а также в нем появились веретенообразные нейроны — уникальные для высших приматов клетки, играющие важную роль в передаче информации на большие расстояния.
Эти клетки предположительно связаны с развитием шизофрении, болезни Альцгеймера и других заболеваний, характерных для человека, однако их функции не были изучены из-за невозможности их выращивания в лабораторных условиях. Эта особенность веретенообразных клеток делает новую породу мышей особенно интересной для дальнейших исследований, подытожили биологи.
