"Мини-мозг" человека поместили в крыс, и он реагирует на свет, — ученые

Привитые человеческие "мини-мозги" не просто интегрировались с окружающей крысиной мозговой тканью — нейроны в органоидах начали реагировать на визуальные стимулы, когда крысам показывали черно-белые изображения и светили в их глаза. И эта важная интеграция произошла в течение всего трех месяцев, пишет Science Alert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

"Мы не ожидали увидеть такую ​​степень функциональной интеграции так рано, — говорит врач и нейрохирург Х. Исаак Чен из Пенсильванского университета. Были и другие исследования, посвященные трансплантации отдельных клеток, которые показали, что даже через 9 или 10 месяцев после пересадки человеческих нейронов грызуну они все еще не полностью созревали".

Сращивание кусочков человеческого мозга, в данном случае называемых корковыми органоидами, с мозгом грызунов становится все более изощренным. Во-первых, это были отдельные нейроны; совсем недавно ученые успешно пересадили органоиды коры головного мозга человека в мозг крысят и взрослых мышей, которые соединились с окружающей тканью и показали признаки функциональности. Теперь Чен и его команда сделали следующий шаг: трансплантировали ткани человеческого мозга взрослым крысам с большими повреждениями коры головного мозга, чтобы посмотреть, могут ли они также продемонстрировать функциональную интеграцию.

"Мы сосредоточились не только на пересадке отдельных клеток, но и на пересадке тканей, — говорит Чен. Мозговые органоиды имеют архитектуру, их структура напоминает мозг. Мы смогли изучить отдельные нейроны в этой структуре, чтобы глубже понять интеграцию трансплантированных органоидов".

Чтобы вырастить человеческий "мини-мозг", исследователи использовали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, генетически модифицированные для экспрессии зеленого флуоресцентного белка. Индуцированные стволовые клетки генерируются из взрослых стволовых клеток, реконструированных в недифференцированное состояние, подобное эмбриональному; то есть они могут развиваться во множество различных типов клеток. Зеленый флуоресцентный белок придает органоидам способность флуоресцировать.

Эти стволовые клетки были выращены в нейроны человека в течение примерно 80 дней, превратившись в небольшие органоиды. После того, как органоиды были выращены, исследователи приступили к их пересадке в мозг 10 взрослых самцов крыс.

Сначала исследователи создали полость в мозгу каждой крысы размером с органоид, около 2 миллиметров в поперечнике; эта полость представляла собой серьезную травму головного мозга. После того, как полость была создана, в нее вставляли органоид, крысу зашивали и не трогали до момента, когда процесс заживления заканчивался.

Чтобы увидеть, как органоид интегрируется с мозгом после заживления, исследователи вводили в глаза крыс вирусы с флуоресцентной меткой, которые перемещались по их синапсам подсвечивая их. Затем они смогли проследить нейронные связи от сетчатки крыс до трансплантированных органоидов мозга.

Затем, когда крысам показывали мигающие огни и изображения, состоящие из чередующихся черных и белых полос, исследователи использовали электроды для изучения активности внутри органоида. Около 25 процентов нейронов человека реагировали на световую стимуляцию.

"Мы увидели, что большое количество нейронов внутри органоида реагировало на определенные направления света, что дает нам доказательства того, что эти органоидные нейроны были способны не только интегрироваться со зрительной системой, но и принимать очень специфические функции зрительной коры", — говорит Чен.

Эксперимент был ограничен тремя месяцами из-за ограничений иммуносупрессии, необходимой для предотвращения отторжения тела крысами тканей человека. По окончании эксперимента крыс усыпляли. Из-за этого короткого времени вполне возможно, что человеческие нейроны не полностью созрели. Исследователи говорят, что это может объяснить, почему чувствительность нейронов не была выше.

Тем не менее, результаты уже многообещающие для этого направления исследований и могут быть использованы для разработки и уточнения будущих экспериментов. Команда рекомендует использовать грызунов с генетически подавленным иммунитетом для долгосрочных исследований.

"Нервные ткани способны восстанавливать участки поврежденного мозга, — говорит Чен. Мы еще не все проработали, но это очень надежный, твердый первый шаг. Теперь мы хотим понять, как органоиды могут использоваться в других областях коры, а не только в зрительной, и мы хотим понять правила, которые управляют тем, как органоидные нейроны интегрируются с мозгом, чтобы мы могли лучше контролировать этот процесс и ускорять его".

Ранее Фокус писал о повреждениях, которые получает головной мозг, пока мы стоим в пробке. Новое исследование показало, что автомобильные выхлопы могут не только загрязнять окружающую среду, но и засорять ваш разум, пагубно влияя на работу мозга.