Мини-брейны помогли крысам видеть

Американские ученые показали, что пересаженные крысам органоиды мозга, полученные из человеческих стволовых клеток, способны образовывать единую систему с мозгом крыс. Они могут реагировать на некоторые визуальные стимулы. Исследование опубликовано в журнале Cell Stem Cell.

Уже было известно, что возможно пересаживать отдельные нейроны человеческого или крысиного происхождения в мозг крыс. Также недавно ученые показали, что пересаженные органоиды мозга, полученные из стволовых клеток человека, способны взаимодействовать с мозгом крыс. Тем не менее не было понятно, могут ли пересаженные клетки выполнять специализированные функции.

В течение 80 дней американские ученые культивировали органоиды мозга, полученные из стволовых клеток человека. Затем они пересадили их в мозг крыс, которые имели повреждения зрительной коры мозга. Всего за три месяца органоиды интегрировались в мозг. В них появились сосуды, они выросли в размерах, начали формировать синапсы с нейронами хозяина. Чтобы оценить наличие нейронных связей, ученые использовали вирусные частицы с флуоресцентными метками. Их вкалывали в глаз и наблюдали их перемещения по синапсам. Так сигнал можно было зафиксировать от сетчатки до самого органоида, что подтвердило его интеграцию в общую систему мозга. Далее ученые использовали электроды, чтобы измерить активность отдельных нейронов в органоиде. Во время эксперимента животные наблюдали мигающий свет или переключение черного и белого цветов. Оказалось, что большое число нейронов в органоиде реагировало на некоторые визуальные стимулы. Это указывает на то, что клетки в органоиде способны выполнять особые функции.

Ученых удивило то, что пересаженный органоид смог прижиться всего за 3 месяца. В предыдущих исследованиях, в которых грызунам пересаживали нейроны, им требовалось 9–10 месяцев для полного созревания.

В дальнейшем исследователи хотят понять, способны ли органоиды выполнять функции, характерные для других областей коры головного мозга. Они также планируют выяснить правила, по которым нейроны органоидов интегрируются в мозг, так как это поможет оптимизировать и ускорить процесс.

Текст: Елизавета Перепелица

Jgamadze, D., Lim, J. T., Zhang, Z., Harary, P. M., Germi, J., Mensah-Brown, K., Adam, C. D., Mirzakhalili, E., Singh, S., Gu, J. ben, Blue, R., Dedhia, M., Fu, M., Jacob, F., Qian, X., Gagnon, K., Sergison, M., Fruchet, O., Rahaman, I., … Chen, H.-C. I. (2023). Structural and functional integration of human forebrain organoids with the injured adult rat visual system. Cell Stem Cell, 30(2), 137-152.e7. https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.01.004