92% коры — человеческие: ученые создали самый масштабный гибрид мозга человека и мыши
/https%3A%2F%2Fs3.eu-central-1.amazonaws.com%2Fmedia.my.ua%2Ffeed%2F137%2Fdb8084517390f1b25472fcf24ab9b223.png)
Знаковый эксперимент под руководством исследователей Стэнфордского университета расширяет границы того, что мы можем узнать из выращенных в лаборатории нейронных моделей, значительно улучшив интеграцию человеческого коркового органоида с нервной системой другого животного.
Команда трансплантировала в мозг мышей с частично сформированным мозгом ткань коры, выращенную из человеческих стволовых клеток, успешно объединив органоид и нервную систему в единую функциональную систему. Но, хотя эксперты признают огромный научный потенциал этих результатов, некоторые из них предупреждают, что способность создавать гибридные клетки коры головного мозга мыши и человека может как никогда приблизить нас к опасной этической границе.
Человеческий органоид занял почти всю кору головного мозга мыши
Наша способность превращать стволовые клетки в функциональные 3D-модели человеческих органов революционизирует изучение заболеваний и развития. Эти модели, называемые органоидами, не только дают исследователям не только удобный способ проверять гипотезы о том, как ткани растут и изменяются, но и позволяют более эффективно и точно тестировать лекарства.
«Несмотря на все практические применения в лаборатории, отдельный органоид, плавающий в питательной среде на лабораторном столе, не является полноценным человеком. Он даже близко не является им: независимо от того, представляет ли он часть нашей центральной нервной системы, печень или фрагмент кожи, совокупность тканей отражает лишь крошечную часть механизмов, присутствующих в настоящем живом организме», — пишет New Atlas.
Это создает препятствия для длительного выживания тканей и для понимания того, как целевые ткани управляют изменениями в других частях организма и реагируют на них. Трансплантация специально разработанных органоидов живым животным, таким как мыши или крысы, частично решает этот вопрос, однако здесь возникает проблема нехватки пространства. Например, человеческие корковые органоиды, помещённые в мозг растущих крыс, могут отставать в развитии из-за того, что система созревает быстрее, чем органоид успевает сформировать ключевые характеристики.
Трансплантат соединился с мозгом и повлиял на движения животных
Создав генетически «апалиальных» мышей, у которых отсутствуют ткани, необходимые для формирования гиппокампа или наружных слоев мозга, исследователи создали модель с достаточным пространством для того, чтобы человеческий корковый органоид не только свободно рос, но и формировал связи с развивающимся мозгом мыши типичным образом.
«В этом исследовании человеческий трансплантат фактически вырос до такого размера, что составлял около 92 % всей кортикальной ткани, имеющейся у мышей», — — объясняет Брайс Виссел, директор Центра нейронауки и регенеративной медицины при больнице Святого Винсента в Сиднее. — «Он соединился с головным и спинным мозгом мыши и стал активным, когда животные не спали. Это открывает новый путь к лечению, адаптированному к конкретному пациенту, и, возможно, в конечном итоге, к восстановлению больного мозга».
Хотя Виссел не участвовал в исследовании, его беспокоит потенциальная этическая проблема, связанная со смешиванием сложной части человеческого мозга с нервной системой другого животного, а также вопрос о том, не пересекает ли это границу не только в создании гибридной нервной системы, но и в формировании нового способа мышления.
«Решающим этическим экспериментом станет активация или подавление человеческого трансплантата и определение того, изменяет ли это восприятие, обучение или поведение. Если да, то человеческая ткань станет причинно связанной со способностями животного», — говорит он.
Сама ткань не была просто придатком мыши — дальнейшие испытания с использованием флуоресцентной маркировки и измерения электрической активности продемонстрировали, что органоид и мозг-хозяин взаимодействовали. Поведенческие тесты на мышах показали, что трансплантат влиял на движения их конечностей, что свидетельствует о его активном воздействии на двигательную активность.
Исследователи проверяют границу между наукой и этикой
Исследователь в области вычислительной нейробиологии из Университета Монаша Адель Рази также высказал независимую оценку потенциальных будущих рисков и преимуществ.
«Этические опасения будут усиливаться по мере развития и расширения масштабов этих методов трансплантации, а также по мере роста степени функциональной интеграции человеческой ткани в организм не-человека», — — говорит Рази. — «Для меня самый интересный вопрос здесь заключается не в том, стал ли мозг мыши „очеловеченным“, а в том, что происходит с вычислительными процессами человеческого мозга, когда клетки человеческого мозга развиваются и обучаются в мире мыши».
Исследователи подтверждают, что их эксперимент соответствовал действующим этическим нормам и мерам безопасности, при этом предупреждая, что дальнейшее сближение мозга мыши с человеческим «потребует своевременного и проактивного участия в разработке этических рекомендаций».
«Это очень изящное и амбициозное исследование, имеющее глубокие последствия для понимания развития и заболеваний человеческого мозга», — — говорит Рази.
Несмотря на высокие этические требования, огромный потенциал для развития исследований стволовых клеток может открыть путь к восстановлению мозговой ткани, персонализации терапии и диагностике неврологических заболеваний задолго до появления симптомов. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Источник: New Atlas