За първи път в света два екипа от учени независимо един от друг са създали хибридна мозъчна тъкан с клетки от два вида: мишки и плъхове. Тези два пухкави гризача може и да си приличат външно, но от еволюционна гледна точка ги делят около 20 милиона години, така че е било необходимо сложно генно инженерство, за да стане възможно това постижение.

Учените, които стоят зад тази работа, имат една важна цел. Животинските хибридни мозъчни модели могат да бъдат важен инструмент за изследване на нови методи за лечение на неврологични заболявания при хората.

"Разполагаме с красиви модели на клетки в чинии и 3D култури, наречени органоиди, и двата вида имат своите предимства", казва в изявление Кристин Болдуин, професор в Колумбийския университет и старши автор на едно от изследванията. "Но нито един от тях не позволява да се определи дали клетките наистина функционират на най-високо ниво."

Но как се комбинират клетки от две толкова различни животни?

Предишни експерименти показаха, че е възможно да се замени изгубеният панкреас на мишка с помощта на стволови клетки от плъхове благодарение на метод, наречен комплементация на бластоцисти. Стволови клетки от един вид се инжектират в бластоцист - ембрион в много ранен стадий - от друг вид, където се развиват и поемат липсващата функция.

При експериментите с панкреаса бластоцистът на мишката съдържа генетична мутация, която означава, че ще се развие без панкреас. Стволовите клетки от плъхове успяха да се вместят в тази празнина и да се развият до липсващия орган. Възможно ли е същото нещо да се получи и при липсваща мозъчна тъкан?

В Далас, в Югозападния медицински център на Тексаския университет, екип, ръководен от доцента Джун Ву, разработи система, базирана на CRISPR, за идентифициране на специфични гени, отговорни за развитието на различни видове тъкани. Те откриват, че ген, наречен Hesx1, е необходим за правилното развитие на предния мозък при мишките, и създават бластоцисти, при които този ген липсва. След това инжектират стволови клетки от плъхове в бластоцистите и се оказва, че клетките от плъхове са в състояние да запълнят празнината и мозъкът на мишките се развива нормално.

Въпреки че мозъците на плъховете са по-големи от тези на мишките, това не изглеждаше проблем. Хибридните мозъци растяха със същото темпо и до същия размер като мозъците на мишки от див тип, а невроните, получени от плъхове и мишки, можеха да се свързват и да си предават сигнали, сякаш бяха от един и същи вид.

По същото време екипът на Болдуин използва комплементация на бластоцисти за възстановяване на загубени невронни вериги в обонятелната система на мишката.

Отново мозъците на мишките се развивали с обичайното темпо, дори и с неканените "гости" в лицето на плъхове на борда. "Можеше да се видят клетки на плъхове в почти целия миши мозък, което беше доста изненадващо за нас", казва Болдуин. "Това ни подсказва, че има малко бариери за вмъкване, което предполага, че много видове миши неврони могат да бъдат заменени от подобен плъхов неврон."

Екипът създава два различни модела - един, при който собствените неврони на мишката са напълно унищожени, и един, при който те просто са заглушени. Хибридните мишки трябваше да покажат обонянието си, като се опитат да намерят бисквитка, която учените бяха скрили в клетката им. Стана ясно, че заместителите на неврони на плъхове работят най-добре, когато няма заглушена миша тъкан.

Болдуин обяснява: "Това показва, че добавянето на заместващи неврони не е лесно. Ако искате да получите функционален заместител, може да се наложи да изпразните нефункциониращите неврони, които просто си стоят там, какъвто може да е случаят при някои невродегенеративни заболявания, а също и при някои разстройства на невроразвитието като аутизъм и шизофрения".

Допълването с бластоцисти е далеч от това да бъде готово за използване при хора, но някои от ранните експерименти дават повод за оптимизъм, особено за тези, които чакат трансплантация.

"Стремежът ни е да обогатим свинските органи с определен процент човешки клетки с цел подобряване на резултатите за реципиентите на органи. Но в момента все още има много технически и етични предизвикателства, които трябва да преодолеем, преди да можем да тестваме това в клинични изпитания", казва Ву в друго изявление.

Снимка: Unsplash/M. Khadeesh Imtiaz, Columbia University Irving Medical Center (CC BY-NC-ND)

Виж още: Най-голямата триизмерна карта на Вселената разкрива идеи за нова теория на физиката (ВИДЕО)