Исследователи восстановили повреждения мозга у крыс путем имплантации органоидов человеческого мозга

2023-02-13 00:41

В#nbsp;сфере медицинских исследований в#nbsp;последние пять лет пропагандируется «межвидовая» трансплантация органов. К#nbsp;примеру, в#nbsp;ушедшем году исследователи впервые успешно пересадили группу человеческих нейронов в#nbsp;мозг здоровых мышей. В#nbsp;качестве продолжения этого пути, недавно было проведено исследование, в#nbsp;ходе которого органы человеческого мозга были пересажены в#nbsp;«поврежденный» мозг крысы для#nbsp;восстановления поврежденной зрительной коры. Хотя органеллы все еще относительно незрелые, это открытие может привести к#nbsp;новым методам лечения для#nbsp;регенерации центральной нервной системы человека после травм и#nbsp;нейродегенеративных заболеваний.

В#nbsp;конце 2022 года исследователи из#nbsp;Стэнфордского университета успешно пересадили органы человеческого мозга здоровым лабораторным мышам разного возраста. Однако трансплантация органоидов связана с#nbsp;рядом ограничений. Например, нейроны, выращенные в#nbsp;лаборатории, с#nbsp;трудом достигают нейронов определенного размера в#nbsp;мозгу. Однако самой большой проблемой является стимуляция клеток, выделенных in#nbsp;vitro, для#nbsp;успешного соединения с#nbsp;другими нейронами после трансплантации. Как только эти шаги были завершены, следующим шагом была трансплантация органоидов мышам с#nbsp;поврежденным мозгом.

В#nbsp;новом исследовании ученые Пенсильванского университета (США) создали органы головного мозга из#nbsp;плюрипотентных стволовых клеток человека в#nbsp;лабораторных условиях. Чтобы дифференцировать клетки в#nbsp;функциональные нейроны, их#nbsp;стимулировали химическими сигналами в#nbsp;течение 80 дней. После этого этапа образующиеся трехмерные кластеры клеток могут имитировать любую желаемую функцию, в#nbsp;том числе функцию коры головного мозга (которая состоит из#nbsp;множества перекрывающихся слоев). «Эта структура действительно важна для#nbsp;определения того, как на#nbsp;самом деле работает мозг»#nbsp;— объясняет Хан-Чьяо Исаак Чен, автор-корреспондент нового исследования и#nbsp;научный сотрудник кафедры нейрохирургии Пенсильванского университета.

Цель, согласно исследованию, опубликованному в#nbsp;журнале Cell Stem Cell, состоит в#nbsp;том, чтобы имитировать функцию областей коры головного мозга, которые обрабатывают визуальную информацию. В#nbsp;настоящее время тесты проводятся только на#nbsp;животных, но#nbsp;однажды трансплантация органов для#nbsp;восстановления поврежденного мозга может быть применена и#nbsp;к#nbsp;людям. «Я#nbsp;рассматриваю это как первый шаг в#nbsp;разработке новой стратегии восстановления мозга»#nbsp;— сказал Чен. Поэтому органоиды могут быть альтернативным вариантом для#nbsp;восстановления функций мозга после травмы (после операции, инсульта или нейродегенеративных заболеваний).

Применение на людях: отдаленная цель

Вживив органоиды взрослым мышам, перенесших серьезное повреждение вторичной зрительной коры, исследователи смогли запечатать повреждение коры головного мозга. Животным давали иммунодепрессанты до#nbsp;и#nbsp;после операции, чтобы предотвратить отторжение трансплантата. Через три месяца после трансплантации новые капилляры проникли в#nbsp;органеллы, и#nbsp;клетки смогли соединиться со#nbsp;здоровыми нейронами грызунов. Кроме того, размер органелл немного увеличился из-за образования новых клеток.

Чтобы определить, были#nbsp;ли успешно установлены синаптические соединения, исследователи использовали флуоресцентные вирусные маркеры для#nbsp;для отображения новых соединений.

Результаты

Органоиды были успешно прикреплены к#nbsp;зрительному нерву крысы. Затем, проверяя зрительные способности мышей на#nbsp;различные раздражители, исследователи обнаружили, что органеллы, встроенные в#nbsp;кору головного мозга, активируются в#nbsp;ответ. «Визуальные стимулы у#nbsp;животных вызывают реакции органоидных нейронов, которые включают избирательность направления»,#nbsp;— пишут исследователи в#nbsp;своем исследовании.

Однако исследовательская группа не#nbsp;смогла проверить реальное зрение или связанное со#nbsp;зрением поведение у#nbsp;имплантированных мышей. Кроме того, несмотря на#nbsp;функциональное сходство органоида с#nbsp;корой головного мозга, его структурная основа все еще относительно рудиментарна, и#nbsp;эта технология далека от#nbsp;применимости к#nbsp;человеку. Сейчас мы#nbsp;проводим следующий этап исследования, чтобы ответить на#nbsp;вопрос, насколько мы#nbsp;хороши. способен восстанавливать зрительные функции у#nbsp;трансплантированных мышей. Кроме того, будет исследована возможность трансплантации органоидов в#nbsp;другие области мозга, например, в#nbsp;моторную кору. Но#nbsp;до#nbsp;тех пор мы#nbsp;надеемся использовать структурную основу органелл, чтобы действительно имитировать сложные функции здорового мозга. «Теоретически это сделает органоиды более полезными для#nbsp;восстановления мозга в#nbsp;будущем, поэтому мы#nbsp;надеемся получить больше мозгоподобных субстратов»,#nbsp;— предположил Чен.

Источник: new-science.ru