Ученые создали мышей с человеческой мозговой тканью для изучения шизофрении и эпилепсии

Ученые создали мышей, примерно половина объема мозга которых приходится на человеческую ткань. Исследователи надеются, что такой подход поможет лучше понять механизмы развития и найти новые методы лечения таких заболеваний и состояний, как шизофрения, эпилепсия, церебральный паралич, интеллектуальная недостаточность и редкие формы деменции.

Как пишет The Guardian, для этого ученые пересадили лабораторно выращенные клетки человеческого мозга животным, которых генетически модифицировали так, чтобы они рождались без коры головного мозга и гиппокампа. Благодаря этому в черепе мышей освободилось место, куда могла развиваться человеческая ткань.

Новая методика позволяет брать клетки пациентов с заболеваниями мозга, превращать их в лаборатории в нервную ткань, а затем выращивать ее в живом организме. После этого ученые могут наблюдать, как болезнь проявляется в человеческой ткани мозга, и проверять, способны ли лекарственные препараты воздействовать на патологический процесс.

Работа стала очередным результатом исследований в области нейральных органоидов. Так называют созданные в лаборатории структуры из человеческих клеток мозга, которые самостоятельно формируют небольшие, но сложные образования и воспроизводят некоторые особенности настоящего мозга.

Такие модели могут существенно изменить исследования заболеваний мозга и разработку лекарств, однако одновременно они вызвали множество этических вопросов. Один из них связан с тем, могут ли скопления нервной ткани обрести сознание или способность чувствовать боль. Другой касается благополучия животных, которым пересаживают органоиды.

Профессор психиатрии Стэнфордского университета* Серджиу Пашка, руководивший исследованием заявил, что с самого начала исследование проходило под тщательным этическим контролем.

Ранее команда Стэнфордского университета уже пересаживала человеческие нейроны в мозг крыс. Ткань приживалась и соединялась с нейронными цепями животных, однако в черепе было слишком мало места, поэтому человеческая ткань почти не могла увеличиваться в объеме. Чтобы решить эту проблему, ученые генетически модифицировали мышей, затормозив развитие двух ключевых областей мозга — коры больших полушарий и гиппокампа. Удивительно, но мыши выжили: оставшиеся части мозга взяли на себя новые функции. Внешне животные выглядели нормально, однако двигались осторожнее и были более забывчивыми.

Пашка рассказал что мышам вводили человеческие мозговые органоиды. Их в свою очередь получали из донорских клеток кожи, которые предварительно перепрограммировали. Новорожденным мышам делали несколько инъекций. Каждая содержала около 100 тысяч человеческих клеток мозга, которые вводили в пространство, освободившееся из-за отсутствия части собственной мозговой ткани животных.

Через три месяца после операции человеческая ткань подключилась к кровоснабжению мышей и почти полностью заполнила освободившуюся полость, заняв примерно половину объема мозга грызуна. Некоторые человеческие нейроны сформировали соединения с клетками мозга мышей и их спинным мозгом. При этом человеческие нейроны не были организованы и связаны между собой так же, как у человека. Кроме того, мозговая ткань оставалась незрелой: по уровню развития она соответствовала примерно той, которая формируется у плода в середине беременности.

Испытания на так называемых «ксенокортикальных» мышах показали, что пересадка не сделала животных умнее или способнее. Однако их неуверенная походка и когнитивные нарушения несколько улучшились. Чтобы показать, какую информацию такая модель может дать о человеческих заболеваниях мозга, исследователи подвергли часть мышей пятичасовому воздействию пониженного содержания кислорода.

Эксперимент показал, насколько уязвимы человеческие нервные клетки при кислородном голодании. Во время беременности и родов нехватка кислорода может привести к повреждению мозга ребенка и стать причиной ДЦП.

В человеческой мозговой ткани, пересаженной мышам, ученые также обнаружили редкие клетки, известные как нейроны фон Экономо. До этого такие клетки удавалось наблюдать только при посмертном исследовании мозга. Нейроны фон Экономо относятся к числу первых клеток, которые погибают при лобно-височной деменции — редкой форме деменции. Теперь Пашка надеется изучать это заболевание на созданных им «ксенокортикальных» мышах.

Стэнфордский университет* признан Минюстом РФ нежелательной организацией

l i g h t p o e t / Shutterstock / Fotodom