Исследователи пересадили клетки человеческого мозга крысам, чтобы изучить процессы, связанные с заболеваниями центральной нервной системы. Ученые разработали метод для трансплантации органоидов головного мозга человека в развивающийся мозга крысы. Пересаженные ткани успешно прижились и интегрировались. При этом сформировавшийся участок коры напоминал нейроны человека, а не животного.

Исследователи использовали методы, впервые примененные в лаборатории Паски, для создания кортикальных органоидов с использованием индуцированных человеческих плюрипотентных стволовых клеток. Это клетки кожи взрослого человека, которые были перепрограммированы в состояние, подобное незрелым стволовым клеткам. Обычно этот метод применяется для выращивания органоидов (лабораторных моделей тканей и органов). В своем исследовании ученые имплантировали эти органоиды в первичную соматосенсорную кору крысы — часть мозга, участвующую в обработке ощущений.

Исследователи не обнаружили каких-либо аномалий моторики или памяти, а также аномалий мозговой активности у крыс, которым пересадили органоид. Кровеносные сосуды из мозга крысы успешно поддерживали имплантированную ткань, которая со временем росла.

Процесс трансплантации (а), визуализация пересаженного трансплантата через 2 месяца (b) и его рост за три месяца (d) и оценка успешности трансплантации. Изображение: Revah, O. et al., Nature

Чтобы понять, насколько пересаженные ткани интегрированы в работу головного мозга, исследователи заразили органоид вирусным индикатором, который распространяется по клеткам мозга при наличии функциональных связей. Следы этого маркера после пересадки были найдены в вентробазальном ядре и соматосенсорной коре. Кроме того, исследователи наблюдали новые связи между таламусом и пересаженной областью.

Трансплантат органоида коры головного мозга человека (t-hCO) в головном мозге крысы. Изображение: Revah, O. et al., Nature

Эти связи были активированы с помощью электрической стимуляции и воздействия на усы крысы, что указывало на то, что они получали и обрабатывали сенсорную информацию. Кроме того, исследователи смогли активировать человеческие нейроны в трансплантированном органоиде, чтобы модулировать поведение крысы, связанное с поиском награды.

После семи-восьми месяцев роста структура и функции трансплантата больше напоминала нейроны из ткани головного мозга человека, чем органоиды человека, сохраняемые в клеточной культуре, добавляют ученые. Это значит, что подобную трансплантацию можно будет использовать для глубокого изучения различных заболеваний, которые приводят к нарушению работы ЦНС человека.