Дослідники трансплантували людські нейрони в мозок щурів, щоб дізнатися більше про неврологічні та психічні розлади, такі як епілепсія та шизофренія.
Згустки людських клітин пустили коріння в мозку тварин, підключилися до їх кровопостачання і підключалися до мозкових ланцюгів щурів, дозволяючи їм змінювати поведінку тварин.
Новаторська процедура означає, що тепер вчені можуть вивчати, як клітини мозку пацієнтів із нервово-психічними розладами функціонують у живому мозку, та оцінювати вплив ліків у режимі реального часу.
“Психічні розлади лягають важким тягарем на суспільство, і цілком очевидно, що нам потрібні більш досконалі моделі для їх вивчення”, – сказав Серджіу Паска, професор психіатрії, який керував дослідженням у Стенфордському університеті. — Ми бачимо пацієнтів та їхні сім’ї, які перебувають у розпачі. Не можна гаяти час».
Робота є останнім досягненням в етично складній ділянці мозкових органоїдів, в якій вчені вирощують крихітні кульки клітин людського мозку у лабораторії. Дослідники використовували органоїди для дослідження розвитку мозку, аутизму та впливу інфекцій, таких як вірус Зіка, але деякі запитували, як вчені дізнаються, чи досягають будь-коли органоїди такого розвитку, в якому вони страждають або у них з’являється свідомість.
Практична проблема полягає в тому, що шматки мозкової тканини, вирощені в лабораторії, поводяться інакше, ніж нейрони в мозку. Частина проблеми полягає в тому, що органоїди не омиваються поживними речовинами з крові та не підключаються до ширших схем мозку.
Щоб подолати ці проблеми, Паска та його колеги вирощували органоїди людського мозку у чашці, доки вони не налічували від 500 000 до 1 млн нейронів. Потім кульки тканини шириною 1,5 мм були пересаджені в мозок новонароджених щурів, зокрема, в область, яка називається соматосенсорною корою, яка обробляє тактильні відчуття, такі як рух вусів.
Через п’ять місяців МРТ-сканування показало, що скупчення тканини людського мозку виросли в шість-вісім разів і підключилися до системи кровопостачання тварини. Клітини людського мозку не заміняли тканину мозку щура, а натомість підключалися до неї. Після вирощування кожен органоїд додав близько 5 млн нейронів людини до 30 млн нейронів щура. Деяким щурам вводили два органоїди, по одному з кожного боку мозку.
Тести на тваринах не виявили доказів того, що вони страждали від побічних ефектів. Але людські нейрони подавали активність, коли на вуса щура дули, показуючи злиття тканини мозку щура та людини.
Щоб показати, наскільки ця процедура може бути корисною для досліджень, вчені створили органоїди мозку з клітин здорової людини та інших клітин пацієнтів з генетичним захворюванням, званим синдромом Тімоті, і пересадили їх у мозок щурів. Органоїди головного мозку пацієнтів виросли настільки, що в них з’явилися явні аномалії. Подробиці опубліковані в Nature. Команда має намір вивчити низку станів від епілепсії та шизофренії до конкретних форм аутизму, а також ліки, які можуть допомогти деяким пацієнтам.
