Учёные восстановили нейронные пути у мышей с помощью клеток крыс

Две независимые исследовательские группы успешно восстановили мозговые цепи у мышей, используя нейроны, выращенные из стволовых клеток крыс. Обе работы, опубликованные 25 апреля в журнале Cell, дают ценную информацию о формировании мозговой ткани и открывают новые возможности для восстановления утраченных функций мозга из-за болезней и старения.

Два подхода к восстановлению мозга

Исследование команды Цзюнь У (Медицинский центр UT Southwestern) использовало платформу на основе CRISPR для выявления генов, управляющих развитием тканей. Они "выключили" у мышей ген Hesx1, необходимый для развития переднего мозга, а затем восстановили эту ткань с помощью инъекции крысиных стволовых клеток в бластоцисты генетически модифицированных мышей.

• Крысиные клетки заполнили нишу и сформировали у мышей передний мозг.
• Несмотря на то, что у крыс мозг больше, передний мозг крысиного происхождения развивался с той же скоростью и до тех же размеров, что и у мышей.
• Крысиные нейроны смогли передавать сигналы соседним мышиным нейронам и наоборот.

Исследование команды Кристин Болдуин (Колумбийский университет) было направлено на восстановление обонятельных нейронных цепей. Учёные использовали два модельных подхода:

1. Модель "заглушения" (имитирует нарушения нейроразвития).
2. Модель "уничтожения" (имитирует дегенеративные заболевания).

В эмбрионы мышей с нарушенными обонятельными нейронами вводили крысиные стволовые клетки.

Ключевые результаты

• Восстановление структуры: В модели "заглушения" крысиные нейроны помогли сформировать более организованные области мозга по сравнению с моделью "уничтожения".
• Восстановление функции: При тестировании поведения (поиск спрятанного печенья) крысиные нейроны лучше всего восстанавливали функцию в модели "уничтожения".
• Внутривидовое восстановление: Эксперименты с мышиными клетками показали, что внутривидовая комплементация также успешно восстанавливает функцию в обеих моделях.

Значение и перспективы

• Медицина: Система позволяет в крупном масштабе оценить возможности восстановления мозга клетками того же вида, что актуально для клинических испытаний по лечению болезней Паркинсона и эпилепсии с помощью трансплантации нейронов.
• Эволюция и развитие: Метод межвидовой нейральной бластоцистной комплементации открывает путь к изучению развития, эволюции и функций мозга у более чем 2000 видов диких грызунов, недоступных для лабораторных исследований.
• Ксенотрансплантация: Технология потенциально может использоваться для выращивания человеческих органов у животных (например, почек у свиней), но перед клиническими испытаниями необходимо преодолеть множество технических и этических проблем.

Оба исследования демонстрируют, что стволовые клетки одного вида могут синхронизировать своё развитие с мозгом хозяина другого вида, подчёркивая гибкость мозга и потенциал синтетических нейронных цепей.