Мышам пересадили кору человеческого мозга
Нейробиологи генетически лишили мышей коры головного мозга и пересадили на ее место органоиды из человеческих нейронов. Они прижились, разрослись и восстановили большую часть когнитивных функций, утраченных зверьками вместе с собственной корой. Подробности удивительного эксперимента раскрыты журналом Nature.
«Мышь [относительно] нездорова без коры, но когда ей пересаживают эти органоиды, она начинает вести себя ближе к норме», — говорит молекулярный биолог Габриэль Бальмуш из Кембриджского университета.
Мыши без 90% коры мозга — так называемые апаллические — были получены методами генной инженерии. Они, как ни странно, выжили, хотя были очень слабы и ограничены в своих возможностях — потому что мозг обладает невероятными способностями к адаптации.
Половине особей хирургически имплантировали по четыре органоида мозга, выращенных из стволовых клеток человека — их назвали ксенокортикальными (XCX-мыши). Остальных оставили апаллическими — в качестве контрольной группы.
Несколько месяцев спустя апаллические мыши справлялись с тестом на память, где требовалось пройти лабиринт, хуже, чем третья группа нормальных мышей с неповрежденным мозгом. У XCX-мышей этот дефицит практически полностью исчез; их походка стала занимать промежуточное положение между апаллическими грызунами и нормальными.
Разрослись и стали корой
Сканирование показало, что органоиды разрослись, образовав похожие на кору трансплантаты. «Половина объема мозга [изначально] отсутствовала, и около 90% этого недостающего объема занято человеческими клетками», — уточняет профессор Серджио Пашка, руководивший экспериментами.
По его словам, это развитие предыдущих исследований, в которых человеческие органоиды мозга имплантировали в мозг крыс или мышей, но без столь масштабного предварительного удаления его части. Те работы показали лишь, что такие органоиды способны изменять когнитивные функции, а не улучшать их, объясняет он. Например, в одном исследовании свет стимулировал человеческие органоиды в мозге крыс, заставляя их предвкушать воду.
Трансплантаты в новом исследовании также впервые содержали нейроны фон Экономо, которые отвечают за социальные навыки, а также нейроны, протянувшиеся от коры к спинному мозгу. Последнее может объяснять, почему у ксенокортикальных мышей уменьшились нарушения двигательных навыков, считает Бальмуш.
Органоиды намного больше напоминали человеческую кору, чем во всех аналогичных экспериментах, подчеркивает профессор. Но структурно полноценной ее заменой не стали, замечает молекулярный биолог Юрген Кноблих из Института молекулярной биотехнологии в Вене.
«Это скорее винегрет из нейронов» и других клеток, констатирует он: «Большинство типов клеток присутствует, но они не разделены на области, как в нормальной коре».
Зачем все это нужно
Вместе с человеческой корой мозг мышей обзавелся и ее недостатками, показал другой эксперимент. Эволюционно мыши очень устойчивы к недостатку кислорода, потому что живут под землей, а XCX-животные реагировали на гипоксию так же, как люди. Это означает, что такие экспериментальные животные могут стать лучшей моделью для изучения детского церебрального паралича, часто связанного с гипоксией при рождении, надеется Бальмуш.
У кого-то могут возникнуть опасения, что человеческая кора может наделить мышь соответствующим уровнем сознания. Кноблих уверен, что это невозможно.
«Данные на сегодняшний день не говорят о том, что вживление [человеческого органоида] делает мышь умнее или сознательнее обычной мыши. Это как взять колесо от машины, приделать его к дереву и сказать, что это машина», — пояснил он.
