Naukowcy hodują ludzkie komórki mózgowe u myszy, aby badać choroby

Naukowcy wszczepili ludzkie komórki mózgowe do mózgów młodych myszy, gdzie komórki rosły i tworzyły połączenia.

Jest to część wysiłków zmierzających do lepszego zbadania ewolucji ludzkiego mózgu i chorób, które dotykają te bardziej złożone narządy, czyniąc nas tym, kim jesteśmy, ale od dawna owiana tajemnicą.

„Możliwe, że wiele zaburzeń, takich jak autyzm i schizofrenia, ma charakter wyłącznie ludzki” – powiedział dr Sergio Pasca, starszy autor badania opisującego pracę, opublikowanego w środę w czasopiśmie Nature.

Metody, które nie wymagają usuwania tkanki z ludzkiego mózgu, to „obiecujące sposoby leczenia tych schorzeń”.

Badanie opiera się na pracach poprzedniego zespołu Tworzenie „organelli” w mózgu, drobnych struktur przypominających ludzkie narządy, które są również stworzone, aby reprezentować innych Takich jak wątroba, nerki, prostata lub jej główne części.

Aby wytworzyć organelle mózgowe, naukowcy z Uniwersytetu Stanforda przekształcili ludzkie komórki skóry w komórki macierzyste, a następnie namówili je, aby stały się kilkoma rodzajami komórek mózgowych. Komórki te następnie mnożą się, tworząc organelle przypominające korę mózgową, najbardziej zewnętrzną warstwę ludzkiego mózgu, która odgrywa kluczową rolę w takich rzeczach jak pamięć, myślenie, uczenie się, rozumowanie i emocje.

Naukowcy przeszczepili te organelle do dwu-, trzydniowych szczeniąt szczurów, w stadium, w którym wciąż tworzą się połączenia mózgowe. Organelle rosły tak, że ostatecznie zajmowały jedną trzecią półkuli mózgu szczura, gdzie zostały przeszczepione. Neurony z organelli utworzyły połączenia robocze z obwodami w mózgu.

Ludzkie neurony były już wcześniej przeszczepiane gryzoniom, ale generalnie dorosłym zwierzętom, zwykle myszom. Pasca, profesor psychiatrii w Stanford School of Medicine, powiedział, że po raz pierwszy te organelle zostały umieszczone w mózgach wczesnych myszy, tworząc „najbardziej zaawansowane obwody ludzkiego mózgu, jakie kiedykolwiek zbudowano z ludzkich komórek skóry i udowadniając, że przeszczepione ludzkie neurony mogą wpływać na zachowanie zwierząt.

Aby zbadać praktyczne zastosowanie tego podejścia, naukowcy wszczepili organoidy po obu stronach mózgu szczura: jedną z komórek zdrowej osoby, a drugą z komórek osoby z zespołem Timothy’ego, rzadką chorobą genetyczną związaną z problemami z sercem i spektrum autyzmu. nieład.

Po pięciu do sześciu miesiącach zauważyli skutki choroby związane z aktywnością neuronów. Istniały różnice w aktywności elektrycznej obu stron, a neurony osoby z zespołem Timothy’ego były znacznie mniejsze i nie wyrastały jak wiele rozszerzeń, które odbierają dane z pobliskich neuronów.

Naukowcy, których badania były częściowo finansowane przez National Institutes of Health, powiedzieli, że mogą przeprowadzić ten sam rodzaj eksperymentów z wykorzystaniem organoidów wykonanych z komórek osób z zaburzeniami, takimi jak autyzm lub schizofrenia – i potencjalnie dowiedzieć się nowych rzeczy o tym, jak te schorzenia wpływają na ciało. mózg też.

Dr Flora Vaccarino z Yale University – która wcześniej wyhodowała kępy zawierające korę mózgową złożoną z DNA osób z autyzmem – powiedziała, że ​​badania posuwają tę dziedzinę naprzód.

„To bardzo imponujące, co robią tutaj, jeśli chodzi o to, co te komórki mogą nam naprawdę pokazać, jeśli chodzi o ich zaawansowany rozwój… u myszy” – powiedział Vacarino, który nie był zaangażowany w badanie.

Takie eksperymenty na zwierzętach budzą obawy etyczne. Na przykład Pasca powiedział, że on i jego zespół są świadomi dobrego samopoczucia myszy i tego, czy nadal zachowują się normalnie z organellami wewnątrz nich, co, jak twierdzi, robią. Jednak Pasca uważa, że ​​nie powinno się tego doświadczać u naczelnych. Etycy kwestionują również możliwość, że przyszłe organoidy mózgu osiągną coś w rodzaju ludzkiej świadomości, co według ekspertów jest obecnie wysoce nieprawdopodobne.

Niektórzy naukowcy badają organoidy ludzkiego mózgu poza zwierzętami. Na przykład naukowcy z ETH Zurich w Szwajcarii opublikowali plik Ucz się w przyrodzie Na początku tego miesiąca opisali, w jaki sposób wyhodowali tkankę podobną do mózgu z komórek macierzystych w laboratorium, a następnie mapowali typy komórek w różnych regionach mózgu i geny regulujące ich wzrost. Niektórzy używają tych struktur do badania autyzmu.

Pasca powiedział, że organelle mózgowe mogą być również wykorzystywane do testowania nowych metod leczenia zaburzeń neuropsychiatrycznych, największej przyczyny niepełnosprawności na świecie. Takie badania, powiedział, powinny pomóc naukowcom w podjęciu kroków, które do tej pory były tak trudne, ponieważ tak trudno jest dostać się do ludzkiego mózgu – co jest „powodem, dla którego jesteśmy tak daleko w tyle w psychiatrii w porównaniu z jakąkolwiek inną gałęzią psychiatrii. Medycyna w zakresie leczenia” .

___

Departament Zdrowia i Nauki Associated Press otrzymuje wsparcie od Wydziału Edukacji Naukowej Instytutu Medycznego Howarda Hughesa. AP ponosi wyłączną odpowiedzialność za wszystkie treści.