"Мінімозок" людин пиомістили в щурів, і він реагує на світло, — вчені

Щеплені людські "мінімізки" не просто інтегрувалися з навколишньою мозковою тканиною щура — нейрони в органоїдах почали реагувати на візуальні стимули, коли щурам показували чорно-білі зображення та світили в їхні очі. І ця важлива інтеграція відбулася протягом трьох місяців, пише Science Alert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтеся, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

"Ми не очікували побачити такий ступінь функціональної інтеграції так рано, — каже лікар і нейрохірург Х. Ісаак Чен із Пенсільванського університету. — Були й інші дослідження, присвячені трансплантації окремих клітин, які показали, що навіть через 9 або 10 місяців після пересадки людських нейронів гризуну вони все ще не повністю дозрівали".

Зрощування шматочків людського мозку, в цьому разі їх називали корковими органоїдами, з мозком гризунів стає дедалі витонченішим. По-перше, це були окремі нейрони. Нещодавно вчені успішно пересадили органоїди кори головного мозку людини в мозок щурів і дорослих мишей, які з'єдналися з навколишньою тканиною та показали ознаки функціональності. Тепер Чен і його команда зробили наступний крок: трансплантували тканини людського мозку дорослим щурам із великими ушкодженнями кори головного мозку, щоб подивитися, чи можуть вони також продемонструвати функціональну інтеграцію.

"Ми зосередилися не лише на пересадці окремих клітин, а й на пересадці тканин, — каже Чен. — Мозкові органоїди мають архітектуру, їхня структура нагадує мозок. Ми змогли вивчити окремі нейрони в цій структурі, щоб глибше зрозуміти інтеграцію трансплантованих органоїдів".

Щоб виростити людський "мінімозок", дослідники використовували індуковані стовбурові плюрипотентні клітини, генетично модифіковані для експресії зеленого флуоресцентного білка. Індуковані стовбурові клітини генеруються з дорослих стовбурових клітин, реконструйованих у недиференційований стан, подібний до ембріонального; тобто вони можуть розвиватися в безліч різних типів клітин. Зелений флуоресцентний білок надає органоїдам здатності флуоресціювати.

Ці стовбурові клітини були вирощені в нейрони людини протягом приблизно 80 днів, перетворившись на невеликі органоїди. Після того, як органоїди були вирощені, дослідники приступили до їхньої пересадки в мозок 10 дорослих самців щурів.

Спочатку дослідники створили порожнину в мозку кожного щура розміром із органоїду, близько 2 мм у діаметрі; ця порожнина була серйозною травмою головного мозку. Після того, як порожнина була створена, в неї вставляли органоїд, щура зашивали та не чіпали до моменту, коли процес загоєння закінчувався.

Щоб побачити, як органоїд інтегрується з мозком після загоєння, дослідники вводили в очі щурів віруси з флуоресцентною міткою, які переміщалися їхніми синапсами, підсвічуючи їх. Потім вони змогли простежити нейронні зв'язки від сітківки щурів до трансплантованих органоїдів мозку.

Потім, коли щурам показували миготливі вогні та зображення, що складаються з чорних і білих смуг, які чергуються, дослідники використовували електроди для вивчення активності всередині органоїда. Близько 25% нейронів людини реагували на світлову стимуляцію.

"Ми побачили, що велика кількість нейронів усередині органоїда реагувала на певні напрямки світла, що дає нам докази того, що ці органоїдні нейрони були здатні не тільки інтегруватися із зоровою системою, а й сприймати дуже специфічні функції зорової кори", — говорить Чен.

Експеримент був обмежений трьома місяцями через обмеження імуносупресії, необхідної для запобігання відторгненню тіла щурами тканин людини. Після закінчення експерименту щурів присипляли. Через цей короткий час цілком можливо, що людські нейрони не повністю дозріли. Дослідники кажуть, що це може пояснити, чому чутливість нейронів не була вищою.

Тим не менш, результати вже перспективні для цього напряму досліджень і можуть бути використані для розробки й уточнення майбутніх експериментів. Команда рекомендує використовувати гризунів із генетично пригніченим імунітетом для довгострокових досліджень.

"Нервові тканини здатні відновлювати ділянки пошкодженого мозку, — каже Чен. — Ми ще не все пропрацювали, але це дуже надійний, твердий перший крок. Тепер ми хочемо зрозуміти, як органоїди можна використовувати в інших областях кори, а не лише в зоровій, і ми хочемо зрозуміти правила, які керують тим, як органоїдні нейрони інтегруються з мозком, щоб ми могли краще контролювати цей процес і прискорювати його”.

Раніше Фокус писав про пошкодження, які отримує головний мозок, поки ми стоїмо в заторі. Нове дослідження показало, що автомобільні вихлопи можуть не тільки забруднювати довкілля, а й засмічувати ваш розум, згубно впливаючи на роботу мозку.