Кору мозга мышей впервые заменили на аналог из человеческих клеток

Молекулярные биологи из США и Европы создали метод, позволяющий заменить практически всю кору мозга детенышей мышей на искусственно выращенный аналог из человеческих стволовых клеток. Это открытие откроет новые возможности для изучения механизмов развития и тестирования лекарств, направленных на заболевания, затрагивающие кору мозга человека, как сообщается в статье в журнале Nature. Об этом сообщает сайт ТАСС.

Исследователи подчеркивают, что ранее изучение механизмов развития человеческого мозга ограничивалось недоступностью тканей центральной нервной системы для экспериментов. Новая технология трансплантации органоидов коры мозга в нервную систему грызунов создает перспективную платформу для изучения работы мозга человека и испытания новых медикаментов.

Группа европейских и американских биологов, возглавляемая известным нейрофизиологом Серджу Паска, в последние четыре года активно проводит 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 встроили подобную структуру в зрительную кору крыс. Эти достижения вызвали большой интерес к проведению более масштабных экспериментов, позволяющих заменять несколько регионов коры или целые отделы мозга животных на органоиды.

Для достижения этой цели биологи вывели специальную породу мышей, чей геном был модифицирован так, что в их зародышах не формируются клетки, из которых образуется кора полушарий мозга и гиппокамп, отвечающий за память. В результате значительная часть пространства внутри черепа этих детенышей остается пустой, что позволяет заполнять его человеческими нейронами.

Эксперименты показали, что трансплантация органоидов в черепную коробку этих грызунов на второй день их жизни позволяет заменить до 90% утерянной коры на человеческий аналог. Полгода спустя когнитивные способности грызунов восстанавливаются, и мыши с "человеческой" корой мозга не отличаются по поведению и способности решать задачи от немодифицированных особей.

Ученые также обнаружили несколько интересных изменений в устройстве мозга мышей и его функционировании. Он стал столь же уязвим к нехватке кислорода, как и человеческая нервная система, и внутри него появились веретенообразные нейроны, уникальные для высших приматов, играющие важную роль в передаче информации на большие расстояния.

Эти клетки предположительно связаны с развитием шизофрении, болезни Альцгеймера и других типично человеческих заболеваний, однако их функции не были изучены из-за отсутствия возможности их выращивания в лабораторных условиях. Эта особенность веретенообразных клеток делает новую породу мышей особенно интересной для дальнейшего изучения, подытожили биологи.