Миниатюрный человеческий мозг, выращенный из стволовых клеток, был вживлен в кору головного мозга новорожденных грызунов.
Группе ученых из Стэнфордского университета удалось пересадить органоид человеческого мозга, своего рода мини-мозг, сделанный из стволовых клеток in vitro, в кору головного мозга новорожденных крыс. Привитый человеческий органоид успешно вырос, созрел и интегрировался в нервную систему грызунов, влияя на их поведение. Ученые считают, что их эксперимент может помочь понять эволюцию нервно-психических заболеваний, таких как, например, шизофрения, что невозможно сделать в теории.
В предыдущих экспериментах нервные клетки человека прививались на взрослых грызунов, созревая и устанавливая связи с клетками хозяина. Однако у этого подхода есть проблема: нервная система хозяина уже была сформирована, поэтому нейроны человека не успевали войти в нее в той мере, в какой это необходимо для регуляции поведения.
В данном случае исследователи очень удачно выбрали момент. Они пересадили органоиды в соматосенсорную кору - область, отвечающую за получение и обработку сенсорной информации, такой как осязание. А так как нейронные цепи крыс еще не были полностью сформированы, то это дало возможность нейронам человека развиваться и взаимодействовать с нейронами хозяина.
Определенным препятствием к полному успеху эксперимента было существующее видовое ограничение. Органоидные клетки развивались внутри крысы со скоростью человека. Для развития коры головного мозга крысы требуется около одиннадцати дней, а для коры человека - около 146 дней.
Тем не менее, эффективность трансплантата была высокой (более 80%), как и выживаемость хозяина через год (более 70%).
Влияние на поведение
Но что самое интересное, команда ученых показала, с помощью метода, называемого оптогенетикой, что человеческие нейроны могут влиять на поведение крыс. Исследователи обнаружили, что стимуляция нейронов человека светом сделала крыс более способными к обучению, чего не наблюдалось у крыс, не получившие трансплантат. Таким образом, нейроны человека активно участвовали в процессе обучения крыс. Они активировались даже при прикосновении к усам животных.
Исследователи также вырастили мини-мозги из стволовых клеток людей с синдромом Тимоти, редким неврологическим заболеванием, вызванным мутацией в гене, вызывающем сердечные аритмии и аутоподобные поведенческие расстройства. "Нейропсихиатрические заболевания являются проблемой во всем мире. Мы хотим понять их биологию, поэтому создание неинвазивных моделей человеческого мозга - один из самых многообещающих способов понять эти условия", - говорят ученые.
Эти исследования могут предоставить исключительную возможность для изучения неврологических заболеваний и новой системы тестирования методов лечения.