(Не)человеческий эксперимент: что произошло с крысой, которой пересадили клетки человеческого мозга?

Для изучения живых клеток ученые выращивают в специальных емкостях клеточные культуры. Они находятся в питательной среде, что позволяет им расти и делиться. Однако отдельно выращенные клетки отличаются от тех, которые растут в органе и взаимодействуют с соседними клетками. Поэтому ученые придумали выращивать органоиды — это комплекс клеток, которые образуют подобие какой-либо части настоящего органа.
В органоидах клетки способны принимать сигналы от других клеток, а также посылать свои сигналы. Однако для исследования клеток сложных органов, таких как мозг, до недавнего времени не подходили. Связано это с тем, что нейроны в органоидах не обладают теми или иными свойствами, которые они имеют в живом мозге. Но американские ученые придумали, как решить эту проблему: они пересадили органоид с человеческими клетками в мозг новорожденных крысят. Результат удивил даже самих исследователей.

Пересадка мозга крысе

Ученые внедрили органоид в соматосенсорную область коры мозга крысы. Эта часть мозга способна реагировать на импульсы от вибриссов, то есть осязательных длинных и жестких волос (усов). Когда усы вибрируют, мозг их распознает. Как сообщают исследователи в журнале Nature, после внедрения органоида из человеческих клеток в мозг крысы он начал активно расти. За три месяца он увеличился в девять раз, в результате чего составлял примерно треть от коры одного из полушарий. Развивался он как одно целое с мозгом крыс. Однако крысиные нейроны не добавили объема органоиду.


Органоид человека в мозге крысы

В чем преимущество выращивания органоида прямо в мозге? В первую очередь, он лучше питается. Кроме того, они получали сигналы от других клеток, которые влияли на их развитие. Очевидно, благодаря этому нейроны в пересаженном органоиде были в 6 раз крупнее, чем за этот период в органоиде, который развивается сам по себе. Кроме того, они были более сложными — на них было больше ответвлений и синапсов.

Как мозг человека работал совместно с мозгом крысы

Что же случилось с самой крысой, после пересадки человеческого мозга (органоида)? В человека она превращаться, конечно же, не стала, как собака в известном романе Михаила Булгакова. Однако по словам исследователей, клетки отличались зрелостью. Их электрофизиологические свойства были больше схожи с настоящими клетками мозга. А еще они установили связи не только между своими же клетками, то есть клетками органоида, но и нейронами мозга крыс.
Когда вибриссы реагировали на дуновение воздуха, на эти импульсы отзывались человеческие нейроны. Но, что самое интересное, человеческие нейроны влияли на поведение грызунов. Органоид был модифицирован таким образом, чтобы его нейроны могли реагировать на световые вспышки.



Человеческие нейроны влияли на поведение крысы

Когда в мозге крысы нейроны стимулировали светом, животное получало порцию воды. Затем, когда нейроны органоида проявляли активность, но воду крысе не давали, она сама начинала ее искать, то есть выработался рефлекс. Стала ли крыса умнее с мозгом человека? По словам исследователей, тесты, которые позволяли оценить умственную деятельность, животное сдавало так же, как и обычные крысы.
Электроэнцефалограмма и другие исследования работы мозга не показали каких-либо значимых отклонений. Хотя, ученые предполагали, что такие отклонения должны быть, ведь часть мозга все же была чужой.


Новая технология поможет в изучении генетических заболеваний мозга

Зачем крысе пересадили мозг человека

Какая практическая польза от пересаженного в мозг органоида? Данная технология, очевидно, поможет подробно изучить различные психоневрологические болезни, а также генетические мутации. В своем эксперименте исследователи пересадили одно из крыс органоид, который содержал нейроны с синдромом Тимоти, то есть генетическим заболеванием, которое отражается на развитии мозга.
В результате органоид действительно развивался с аномалиями. К примеру, отростки-дендриты оказались более простыми, чем в здоровом органоиде. Надо сказать, что человеческие нейроны пытались пересаживать в мозг грызунов и ранее. Однако это были именно нейроны, выросшие в клеточной культуре, а не целый органоид. Возможно, из-за этого они хорошо прижились и вели себя более естественно.