Учёные вырастили человеческую корковую ткань в мозге мышей — она заняла около 92% объёма их коры

Исследователи Stanford Medicine создали новую модель для изучения развития человеческого мозга: выращенные из стволовых клеток кортикальные органоиды пересадили новорождённым мышам, после чего человеческая ткань значительно разрослась и встроилась в нервную систему животных. Работа опубликована 16 сентября в Nature.

Для эксперимента учёные специально вывели так называемых апаллиальных мышей. Из-за генетических изменений у них практически не развивались неокортекс и значительная часть гиппокампа. Во взрослом возрасте собственная корковая ткань таких животных составляла лишь около 2% от обычного объёма.

При этом мыши были жизнеспособны и внешне мало отличались от обычных, хотя исследователи фиксировали небольшие нарушения координации и памяти. Освободившееся пространство позволило человеческой ткани развиваться без сильной конкуренции со стороны быстро растущей коры грызуна.

Двухдневным мышам пересаживали по несколько кортикальных органоидов примерно по 100 тысяч клеток каждый. За следующие месяцы трансплантат увеличился почти в пять раз. Через три месяца человеческие клетки составляли в среднем 91,9% совокупного объёма корковой ткани у исследованных животных.

Нейроны при этом не просто выживали: они формировали организованную электрическую активность, соединялись с оставшимися структурами мозга мыши и протягивали отростки вплоть до спинного мозга.

В ткани появились редкие человеческие нейроны

Одним из самых интересных результатов стало появление нейронов фон Экономо. Это крупные специализированные клетки, встречающиеся у людей и некоторых других социальных млекопитающих и связанные с областями мозга, участвующими в социальном поведении и принятии решений.

Ранее такие нейроны обнаруживали преимущественно в посмертной ткани человеческого мозга, а в обычных лабораторных культурах получить их не удавалось. По мнению исследователей, их появление показывает, что среда живого мозга позволяет человеческим клеткам пройти этапы созревания, которые сложно воспроизвести в чашке Петри.

Модель уже проверили и на практической задаче. После пяти часов гипоксии человеческая корковая ткань получила заметные повреждения, а у мышей возникли проблемы с походкой и равновесием. Обычные и апаллиальные мыши перенесли тот же уровень нехватки кислорода значительно легче. Это делает новую систему потенциально полезной для изучения повреждений мозга, связанных с кислородным голоданием во время беременности или родов.

Авторы рассчитывают применять так называемых ксенокортикальных мышей для исследований аутизма, эпилепсии, шизофрении, нейродегенеративных заболеваний и тестирования потенциальных лекарств на человеческих нейронах внутри функционирующей нервной системы.

При этом формулировка о «мышах с человеческим мозгом» была бы неправильной. Как объясняет Stanford Medicine, человеческое происхождение имела большая часть именно корковой ткани, тогда как остальные отделы мозга, спинной мозг и периферическая нервная система животных оставались мышиными.