Науковці виростили людську кіркову тканину в мозку мишей — вона зайняла близько 92% об’єму їхньої кори

Дослідники зі Stanford Medicine створили нову модель для вивчення розвитку людського мозку: вирощені зі стовбурових клітин кортикальні органоїди пересадили новонародженим мишам, після чого людська тканина суттєво розрослася та інтегрувалася в нервову систему тварин. Дослідження опубліковане 16 вересня в Nature.

Для експерименту вчені спеціально вивели так званих апаліальних мишей. Через генетичні зміни в них практично не розвивалися неокортекс і значна частина гіпокампа. У дорослому віці власна кіркова тканина таких тварин становила лише близько 2% від звичайного об’єму.

При цьому миші були життєздатними й зовні майже не відрізнялися від звичайних, хоча дослідники фіксували незначні порушення координації та пам’яті. Звільнений простір дозволив людській тканині розвиватися без сильної конкуренції з боку кори гризуна, яка зазвичай швидко росте.

Дводенним мишам пересаджували по кілька кортикальних органоїдів приблизно по 100 тисяч клітин кожен. Протягом наступних місяців трансплантат збільшився майже вп’ятеро. Через три місяці людські клітини становили в середньому 91,9% загального об’єму кіркової тканини у досліджених тварин.

Нейрони при цьому не просто виживали: вони демонстрували організовану електричну активність, з’єднувалися з рештою структур мозку миші та спрямовували відростки аж до спинного мозку.

У тканині з’явилися рідкісні людські нейрони

Одним із найцікавіших результатів стала поява нейронів фон Економо. Це великі спеціалізовані клітини, які трапляються в людей і деяких інших соціальних ссавців та пов’язані з ділянками мозку, що беруть участь у соціальній поведінці й ухваленні рішень.

Раніше такі нейрони знаходили переважно в посмертній тканині людського мозку, а у звичайних лабораторних культурах отримати їх не вдавалося. На думку дослідників, їхня поява свідчить про те, що середовище живого мозку дає змогу людським клітинам пройти етапи дозрівання, які важко відтворити в чашці Петрі.

Модель уже протестували й на практичному завданні. Після п’яти годин гіпоксії людська кіркова тканина зазнала помітних ушкоджень, а в мишей виникли проблеми з ходою та рівновагою. Звичайні та апаліальні миші перенесли такий самий рівень нестачі кисню значно легше. Це робить нову систему потенційно корисною для вивчення уражень мозку, спричинених кисневим голодуванням під час вагітності чи пологів.

Автори розраховують використовувати так званих ксенокортикальних мишей для дослідження аутизму, епілепсії, шизофренії, нейродегенеративних захворювань і тестування потенційних ліків на людських нейронах усередині функціональної нервової системи.

Водночас формулювання про «мишей із людським мозком» було б некоректним. Як пояснює Stanford Medicine, людське походження мала більша частина саме кіркової тканини, тоді як решта відділів мозку, спинний мозок і периферична нервова система тварин залишалися мишачими.