Эволюция мышей и крыс идет независимо уже 10-20 миллионов лет, за которые грызуны накопили множество различий, в том числе в мозге. Однако это не помешало авторам новой статьи в Cell создать мышь, в которую на стадии зародыша ввели крысиные стволовые клетки. Те успешно прижились, начали работать вместе с мышиными нейронами и даже взяли на себя их роль при повреждении мозга.
Гибридный мозг мыши с клетками крысы / © Benjamin T. Throesch, Cell
Много веков люди пытались создать химер — животных, состоящих из частей двух разных видов — и всякий раз терпели неудачу. Однако современные генетические методы сделали это возможным. Авторы новой статьи в журнале Cell смогли получить гибридную версию самого сложного органа — головного мозга, сочетав вместе клетки мышей и крыс.
Два вида грызунов относятся к самым популярным животным, которых биологи используют в своей работе. Между ними есть значимые различия, в том числе в строении и работе мозга, — это результат миллионов лет независимой эволюции. Например, крысы намного крупнее и имеют более тонкое обоняние.
Авторы использовали трансплантацию плюрипотентных стволовых клеток, один из самых перспективных методов лечения многих болезней. В то же время пересадка стволовых клеток связана с риском и пока изучена не в полной мере. Поэтому биологи решили выяснить, как будут вести себя чужеродные клетки в организме другого вида. Для этого они использовали материал от крыс, который перенесли в мышиные зародыши на ранней стадии развития (бластоцисты).
Одно из главных затруднений при создании гибридного мозга мыши и крысы — разные сроки развития органа у двух грызунов. Действительно, крысиный мозг крупнее, имеет более толстую кору, а его эмбриогенез отстает от мышиного на один-два дня. Тем не менее опыты прошли успешно: стволовые клетки крысы выжили, дифференцировались в нервные и встроились в нейронные сети мозга вперемешку с собственными клетками мыши. Более того, возникли даже «гибридные синапсы» — контакты между нейронами от двух разных видов.
Крысиные клетки широко распространились по гибридному мозгу — их доля в разных областях варьировалась от 0,01 до примерно 87 процентов. Однако их распространение, которое визуализировали с помощью специального флуоресцентного маркера, оказалось несимметричным и сильно различалось в левом и правом полушариях.
Далее ученые проверили, могут ли клетки от крысы взять на себя работу мышиных нейронов. С этой целью области мозга мыши, участвующие в обонянии, «выключали» или убивали с помощью избирательного токсина. Такое точное воздействие не затронуло нейроны крысы. Оказалось, чужеродные клетки хорошо обеспечивают проведение нервного импульса. «Гибридные» мыши почти полностью обрели потерянное обоняние: это подтвердил тест, в ходе которого они откапывали спрятанное печенье.
Новый результат проливает свет на поведение стволовых клеток в организме, относящемся к другому виду. Он может быть полезен для развития регенеративной медицины и трансплантологии.
