Мыши с человеческим мозгом. Трансплантология выходит на новый уровень

Science Alert пишет, что человеческие кортикальные органоиды (мини-мозги), трансплантированные мышам, которые непосредственно связаны с сосудистой системой хозяина, реагируют на световые импульсы, направленные в глаза испытуемых, по аналогии с окружающими тканями мозга.

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

В течение нескольких месяцев ученые добивались результата с помощью использования инновационной системы визуализации для измерения электрической активности органоидов. Эта система позволяет увидеть ответ "мини-мозга" на визуальные стимулы окружающей среды.

Исследователи впервые смогли подтвердить функциональные связи в трансплантированном органоиде человеческого мозга в режиме реального времени. Это стало возможным благодаря определенным улучшениям в имплантах, которые позволили измерять слабые неврологические сигналы.

Команда инженеров и нейробиологов во главе с нейроинженером Дуйгу Кузумом разработала новую систему одновременной регистрации активности мозговых волн как на макро-, так и на микроуровне.

В установке используется гибкие и прозрачные микроэлектроды из графена, которые можно имплантировать в определенные участки мозга. Ввиду особенностей материала, технология досконально отображает всплески нейронной активности как трансплантированного органоида, так и окружающей ткани мозга по мере их возникновения.

Более того, менее чем через месяц после трансплантации, ученые обнаружили, что человеческие органоиды сформировали функциональные синаптические связи с остальной частью зрительной коры головного мозга мыши. Через два месяца было видно, что инородная ткань еще больше интегрировалась с мозг хозяина.

Предыдущие исследования авторов показали, что человеческий "мини-мозг", имплантированный мышам, может соединяться с кровеносными сосудами, доставляющими кислород и питательные вещества. Нейроны же начинают созревать и самоорганизовываться.

Еще в 2019 году ученые смогли вырастить плюрипотентные стволовые клетки в виде шарика размером с горошину из двух миллионов организованных нейронов, которые исследовали свое окружение в поисках соседских связей.

Плюрипотентность – это свойство клеток живого организма, показывающее способность дифференцироваться в самые разные типы клеток, при условии наличия правильной окружающей среды. Плюрипотентные стволовые клетки – являются основой органоидов головного мозга человек и у них есть потенциал превращаться в нейроны головного мозга, но этот механизм достаточно сложный, ученые до сих пор прорабатывают технологию использования такой особенности наших клеток.

В 2021 году в заголовки изданий попала тема о зачатках рудиментарных структур глаза на основе органоидов мозга. И хотя это огромный скачок в сторону выращивания мозга в лабораторных условиях – до такой возможности достижения функционально грамотной работы структуры еще далеко.

Но мы уже видим реальную возможность имплантации тканей человеческого мозга, которые выращены из стволовых клеток и дифференцированы под зрительную кору. Настоящие исследования уже доказали эту возможность на грызунах, несмотря на сложности со снятием результатов непосредственно с электродов трансплантата.

"Мы предполагаем, что в дальнейшем эта комбинация технологий стволовых клеток и нейрозаписи будет использоваться для моделирования болезни в физиологических условиях на уровне нейронных цепей, для изучения возможных методов лечения на генетическом уровне конкретного пациента, для определения способности восстанавливать определенные утраченные, дегенерированные или поврежденные области мозга при интеграции" — пишут авторы.

Ранее Фокус рассказывал, какие проблемы могут возникать при пересадке мозга и насколько реально это с этическо точки зрения.