Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
13 октября
Даниил Сухинов
570

Нейроны человека встроили в мозг крыс, спровоцировав развитие смертельного заболевания

5.3

Ученые из Стэнфордского университета впервые встроили человеческие нейроны в мозг новорожденных крыс, получив при этом полностью жизнеспособных взрослых особей с химерным мозгом. Такие животные могут облегчить поиск новых методов диагностики и лечения нейродегенеративных заболеваний и нервно-психических расстройств, обычно характерных лишь для человека.

Флуоресцентная микрофотография мозга крысы с областью, составленной из нейронов человека (обведено пунктиром) / © Sergiu Pașca, et al., Nature, 2022

Развитие человеческого мозга — нетривиальный самоорганизующийся процесс, когда клетки делятся, дифференцируются, мигрируют и соединяются, образуя обширные нейронные сети. Впоследствии эти сети видоизменяются, совершенствуясь на основе индивидуального сенсорного опыта. Основная проблема на пути к полному пониманию развития человеческого мозга, особенно в случае развития заболеваний, — отсутствие возможности работать с мозговой тканью живого человека.

Многочисленные биологические модели, определенным образом имитирующие наш мозг, позволяют продвинуться в этом направлении. Однако все они обладают ограниченным функционалом, не позволяющим добиться полного соответствия модели реальному мозгу. Один из наиболее продвинутых типов моделей — органоиды мозга.

Их получают из клеток кожи человека, преобразованных в плюрипотентные стволовые клетки, которые затем обратно дифференцируются и становятся различными клетками человеческого мозга (нейронами, астроцитами и так далее). Выращивая таким образом трехмерные структуры, можно создать, например, органоиды коры головного мозга человека. 

Тем не менее выращивание органоидов вне характерного микроокружения реального мозга снижает их полезность в моделировании генетически сложных и определяемых поведением нервно-психических расстройств.

Поэтому ученые из Стэндфордского университета (США) решили пойти дальше и провели трансплантацию органоидов человеческого мозга в мозг новорожденных крыс (в первую неделю после рождения, когда нейронные сети все еще формируются). В результате нейроны человека полностью встраивались в мозг грызуна, образуя рабочие связи и протягивая свои аксоны (длинные отростки) по всему мозгу животного, а их активация могла управлять поведением, направленным на поиск вознаграждения. О своем исследовании ученые сообщают в статье, опубликованной в журнале Nature.

У подавляющего большинства животных спустя два месяца после трансплантации человеческие органоиды, полностью встроившиеся в сети нейронов, занимали примерно треть полушария головного мозга. Спустя год 74% крыс с химерным мозгом все еще были живы (обычная продолжительность жизни для лабораторных крыс составляет три-четыре года), причем без заметных нарушений двигательной функции или памяти и вообще каких-либо аномалий. 

При этом нейроны органоидов, встроенных в мозг, были значительно крупнее и имели гораздо больше более длинных дендритов (малых отростков), чем у стандартного органоида.

Ученые также заметили еще одну важную особенность подобных химерных крыс. На втором этапе исследования при трансплантации они использовали органоиды, полученные из клеток пациентов, больных синдромом Тимоти — редким генетическим заболеванием, характеризующимся неврологическими дефектами и физическими пороками развития, включая проблемы с сердцем. Спустя примерно полгода у крыс с такими трансплантатами появлялись характерные признаки болезни, связанные с активностью нейронов. 

По мнению авторов работы, аналогичные эксперименты можно проводить, используя органоиды, полученные из клеток людей с расстройствами вроде аутизма или шизофрении, и, возможно, узнать что-то новое о том, как эти состояния возникают и влияют на мозг. Кроме того, подобная практика будет полезна для тестирования новых методов лечения нервно-психических расстройств и нейродегенеративных заболеваний — основной причины инвалидности в мире.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
8 часов назад
Александр Березин

Глава Daimler Мартин Даум и Билл Гейтс в разное время, но вполне единодушно отмечали, что законы физики делают грузовую фуру — ключевой элемент современных перевозок — несовместимой с чистой электротягой. Многотонная батарея отнимает слишком много пространства и веса у коммерческого груза, поэтому проекты Tesla Semi Дауму и Гейтсу представлялись «непрактичными». А теперь Илон Маск наконец начал поставки этого грузовика — и просачивающиеся данные о его реальной массе показывают, что Гейтс и Даум ошибались. Как Маску удалось то, что все в один голос считали настолько невозможным, что никто даже не попытался составить ему конкуренцию? И почему это изменит мир вокруг нас?

Позавчера, 11:38
Василий Парфенов

На «Заводе 42» компании Northrop Grumman в Палмдейле, штат Калифорния, прошла торжественная церемония выкатки новейшего стратегического бомбардировщика B-21 Raider. Малозаметный самолет должен в ближайшем будущем частично заменить устаревающий парк Rockwell B-1 Lancer и Northrop Grumman B-2 Spirit, и даже взять на себя ряд задач, которые выполняют совсем уж «старички» Boeing B-52 Stratofortress.

12 часов назад
Василий Парфенов

Аббревиатура ЖКХ хорошо знакома каждому россиянину. За ней скрывается целый спектр привычных образов. При этом цифровизация и применение искусственного интеллекта в этом контексте вспоминаются далеко не первыми. Сфера коммунальных услуг не чужда высоким технологиям, просто они не всегда заметны пользователю. Naked Science рассказывает, как искусственный интеллект, большие данные, нейросети и машинное обучение делают городскую инфраструктуру надежнее и эффективнее.

2 декабря
Алиса Гаджиева

Серию секретных рисунков и надписей, добавленных таинственной женщиной-переписчицей, обнаружили в рукописи возрастом более 1200 лет.

2 декабря
Анна Новиковская

Найти лекарство от старости — заветная мечта человечества, но вполне может оказаться, что для мужчин и для женщин их придется разрабатывать по отдельности. Во всяком случае, один из самых многообещающих антивозрастных препаратов, рапамицин, по-разному воздействовал на самцов и самок дрозофил, продлив жизнь одним и не повлияв на других.

Позавчера, 11:38
Василий Парфенов

На «Заводе 42» компании Northrop Grumman в Палмдейле, штат Калифорния, прошла торжественная церемония выкатки новейшего стратегического бомбардировщика B-21 Raider. Малозаметный самолет должен в ближайшем будущем частично заменить устаревающий парк Rockwell B-1 Lancer и Northrop Grumman B-2 Spirit, и даже взять на себя ряд задач, которые выполняют совсем уж «старички» Boeing B-52 Stratofortress.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

24 ноября
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: