Дослідники створили лабораторних мишей, у мозку яких значну частину тканин сформували людські клітини. Експеримент має допомогти науковцям краще зрозуміти роботу людського мозку та дослідити можливі способи лікування таких захворювань, як шизофренія, епілепсія, церебральний параліч, порушення інтелектуального розвитку та деякі рідкісні види деменції.
Опис незвичайного експерименту опублікували в журналі Nature, пише The Guardian.
Керівник дослідження, професор психіатрії Стенфордського університету Серджіу Пашка, зазначив, що психіатрія та неврологія поки мають менше ефективних методів лікування, ніж багато інших медичних напрямів.
“Можливо, це пояснюється надзвичайною складністю людського мозку, але також і тим, що він недоступний для вивчення. Значною мірою нашою метою було зробити певні аспекти розвитку та функціонування людського мозку доступними для дослідження”, – пояснив науковець.
Для експерименту вчені спочатку виростили людські клітини мозку в лабораторних умовах. Потім їх пересадили мишам, яких заздалегідь генетично модифікували таким чином, щоб вони народжувалися без кори головного мозку та гіпокампа. Зовні такі тварини майже не відрізнялися від звичайних, однак поводилися обережніше та демонстрували гірші результати в тестах на пам’ять.
Після відсутності частини мозкових структур інші ділянки органа частково перебирали на себе їхні функції. Водночас у черепі залишався простір, у якому могли розвиватися людські тканини. Через це таким мишам бракувало приблизно 14 мільйонів власних клітин, а їхній дефіцит науковці компенсували введенням людських клітин мозку.
У результаті трансплантації гризуни отримали близько чотирьох мільйонів людських клітин. За обсягом вони становили приблизно половину мозку тварин.
Приблизно через три місяці пересаджені тканини під’єдналися до системи кровопостачання мишей і майже повністю заповнили вільний простір. Частина людських нейронів також встановила зв’язки з клітинами мозку та спинного мозку гризунів.
Водночас структура та мережа зв’язків людських нейронів у таких мишей відрізнялися від тих, що формуються в людському мозку. Крім того, пересаджена тканина залишалася незрілою — за своїм станом вона відповідала приблизно середині періоду вагітності.
Під час тестів дослідники помітили певне покращення ходи мишей, а також зменшення проявів когнітивних порушень після трансплантації.
Технологія також відкриває можливість створювати в організмі мишей мозкові тканини з клітин людей, які мають певні захворювання. У майбутньому це може дозволити дослідникам спостерігати за розвитком конкретних розладів і перевіряти, як на них діють потенційні ліки.
Зокрема, після п’яти годин в умовах зниженого рівня кисню у гризунів виявили вразливість людських нервових клітин до кисневого голодування. Подібний дефіцит кисню під час вагітності або пологів може бути пов’язаний із розвитком церебрального паралічу.
Попри перспективність технології, експеримент також спричинив дискусії щодо його етичних аспектів. Науковці, зокрема, порушують питання про те, чи здатні такі скупчення людських тканин набувати свідомості або відчувати біль. Окрему увагу приділяють і добробуту тварин, на яких проводять подібні експерименти.
За словами Пашки, дослідження ще до початку пройшло ретельну етичну перевірку. Водночас фахівці наголошують, що контроль за подібними експериментами має залишатися постійним.
“Добробут тварин є вкрай важливим питанням, тому необхідно буде пильно стежити за ними, щоб оцінити вплив експерименту”, – наголосила Емілі Джексон, професорка права в Лондонській школі економіки, яка брала участь у підготовці звіту про нейроорганоїди для Наффілдської ради з біоетики.
Водночас професорка Кембриджського університету Мадлен Ланкастер вважає, що такий підхід може бути корисним для вивчення захворювань, на які впливає робота всього організму, однак його користь для дослідження безпосередньо людського мозку може бути обмеженою.
“Мені менш зрозуміло, як це вплине на наше розуміння розвитку людського мозку, оскільки цей процес є досить штучним і зовсім не схожим на те, як мозок розвивається природним шляхом”, – вважає вона.
