Я из тех людей, для которых каноничный человек-паук – это Тоби Магуайр. И если радиоактивные пауки разрабатывались для прокачки военных, то Доктор Коннорс работал над более гуманитарной задачей, что упиралась в регенерацию конечностей. Сегодня мы вплотную приблизились к тому, чтобы регенерировать части мозга. Пусть даже и гибридного.

Добавление стволовых клеток крысы к эмбриону мыши запустило регенерацию отделов мозга, ответственных за обоняние. Клетки крысы вмешались для восстановления функций соответствующих участков. Впервые клетки одного животного были использованы для спасения чувств другого, и это представляет собой значительный шаг в регенеративной медицине.

Межвидовое скрещивание. Зачем создавать гибридный мозг?

Что вообще такое гибридный мозг? Одна из концепций — это симбиоз кремниевого чипа и части человеческого мозга, которые вместе порождают новый вид вычислительной ноды для искусственного интеллекта. Но сегодня речь пойдет про комбинацию клеток двух видов, которые развиваются в единый функциональный мозг. Таким образом, гибридный мозг важен для развития регенеративной нейронауки путем создания «синтетических» нейронных цепей для восстановления функций поврежденного или дегенерирующего мозга.

Регенерируя мозг

В новом исследовании Медицинского центра Ирвинга при Колумбийском университете, стволовые клетки крысы были введены в область будущего мозга мышей на самых ранних стадиях его развития. В результате был создан мозг мыши, который использовал интегрированные клетки крысы для развития зоны обоняния.

У нас есть прекрасные модели клеток в чашках и 3D-культурах, известные как органоиды. У них есть свои преимущества. Но ни одна из моделей не позволяет определить, действительно ли клетки функционируют на высшем уровне. Это исследование начинает показывать нам, как мы можем расширить гибкость мозга, чтобы он мог обрабатывать другие типы входных данных, от человеко-машинных интерфейсов или трансплантированных стволовых клеток.

Кристин Болдуин, профессор генетики из Колледжа врачей и хирургов Колумбийского университета и соавтор исследования.

Эмбриональные стволовые клетки крысы были вставлены в бластоцисты мыши — это скопление делящихся клеток, образованных оплодотворенной яйцеклеткой, которые затем были перенесены в матку суррогатных мышей для развития. Несмотря на эволюционные различия, ведь мозг крысы развивается медленнее и в итоге становится крупнее, исследователи заметили, что клетки крысы росли синхронно с нейронами мыши. У зрелых химер крыс-мышей, клетки крысы полноценно интегрировались, образуя нейронные связи по всему мозгу мыши, активно взаимодействуя с нейронами мыши. В этом есть потенциал, чтобы замедлить и остановить развитие болезни Альцгеймера.

Практические тесты. К чему привело межвидовое скрещивание?

Крысиные клетки распространились почти по всему мозгу мыши, что было для нас весьма удивительным. Это говорит о том, что практически нет преград для внедрения клеток, а это позволяет предположить, что многие виды мышиных нейронов могут быть заменены аналогичными крысиными нейронами.

Кристин Болдуин, профессор генетики из Колледжа врачей и хирургов Колумбийского университета и соавтор исследования.

Следующим этапом было тестирование функциональных способностей клеток крысы и того, насколько эффективно они смогут заменить поврежденные нейроны мыши. Исследователи разработали мышиные модели с генетически разрушенными, обонятельными сенсорными нейронами (OSN), нейронами, которые обнаруживают и передают информацию о запахах. Но в результате клетки крыс пришли на помощь мозгу мыши.

Мы спрятали печенье в каждой клетке с мышью и были очень удивлены, увидев, что зверьки смогли найти его с помощью крысиных нейронов. Но добавление замещающих нейронов — не решает задачи. Мыши, чьи пути были генетически заглушены, то есть нейроны присутствовали, но не работали, оказались менее успешными в поиске печенья, чем мыши с разрушенными связями. То есть, если вам нужна функциональная замена, вам, возможно, придется удалить дисфункциональные нейроны, которые просто находятся в мозге. Это уместно при некоторых нейродегенеративных заболеваниях, а также при некоторых нарушениях нервного развития, таких как аутизм и шизофрения. 

Кристин Болдуин, профессор генетики из Колледжа врачей и хирургов Колумбийского университета и соавтор исследования.

Межвидовое скрещивание и потенциал клеток

Одна из проблем, с которой столкнулись ученые, что крысиные клетки случайным образом распределялись в мозге мышей. Это препятствовало проведению исследования с другими, более сложными нервными системами. В настоящее время ученые пытаются найти способы заставить вставленные клетки превратиться в клетки определенного типа, что могло бы обеспечить большую точность. Устранение этого препятствия откроет путь к созданию гибридного мозга с нейронами приматов.

Больше материалов про мозг, особенности его работы и перспективы развития – читайте в телеграм канале. Подписывайтесь, чтобы держать под рукой актуальные данные.