Hibridni mozak miša sa stanicama štakora

Stvaranje hibridnih životinja (ili ljudi) sastavljenih od dijelova različitih vrsta, zvuči kao scenarij nekog SF horrora, no istraživači pod vodstvom profesorice genetike Kristin Baldwin s američkog Sveučilišta Columbia, to su pretočili u stvarnost, mada zasad samo na razini neurona.

Oni su stvorili miševe s hibridnim mozgovima, dijelom mišjih, dijelom štakorskih, koji osjećaju mirise korištenjem neurona štakora.

Ovo je prvi put da je neka životinja bila u mogućnosti upotrijebiti tuđi senzorni aparat kako bi osjetila i točno reagirala na svijet i jedan je od pokazatelja koliko mozak može biti fleksibilan u integraciji vanjskih moždanih stanica.

"Ovo istraživanje počinje nam pokazivati ​​kako možemo proširiti fleksibilnost mozga tako da može prihvatiti druge vrste unosa, od sučelja čovjek-stroj ili transplantiranih matičnih stanica", kaže Baldwin.

Jedan od najvećih izazova u razumijevanju i liječenju bolesti ljudskog mozga je taj što je nemoguće u potpunosti razumjeti ove poremećaje s trenutnim metodama istraživanja.

"Imamo prekrasne modele stanica u posudama i 3D kulture koje se nazivaju organoidi i oboje imaju svoje prednosti," kaže Baldwin, "ali nijedan od njih ne omogućuje vam da odredite funkcioniraju li stanice stvarno na najvišoj razini."

Hibridni mozgovi omogućit će istraživačima da bolje razumiju kako se moždane stanice razbolijevaju ili umiru te da bolje razumiju pravila popravljanja i zamjene dijelova mozga.

Tim je uveo matične stanice štakora u mišje blastociste, ranu fazu razvoja koja se javlja samo nekoliko sati nakon oplodnje, kako bi stanice štakora i miša mogle rasti zajedno i same se integrirati.

Tehnika, nazvana komplementacija blastociste, slična je tehnici korištenoj za stvaranje miševa s ljudskim imunološkim sustavom, koji su se pokazali kao moćni alati za istraživanje. Ali do ove studije, tehnika nije bila uspješna u stvaranju hibridnih mozgova dviju različitih vrsta.

U prvim hibridnim eksperimentima, istraživači su ispitivali gdje se neuroni štakora pojavljuju u mozgu miša. Štakori se razvijaju sporije i imaju veće mozgove, ali kod miša, stanice štakora slijedile su "upute" miša, ubrzavajući svoj razvoj i stvarajući iste vrste veza kao i njihovi mišji dvojnici.

Istraživači su zatim pogledali jesu li štakorski neuroni integrirani u funkcionalni neuralni krug, u ovom slučaju dio olfaktornog sustava, koji je ključan miševima za pronalaženje hrane i izbjegavanje predatora. Inženjeringom mišjeg embrija da ubije ili deaktivira vlastite olfaktorne neurone, istraživači su lako mogli utvrditi jesu li štakorski neuroni vratili životinjama osjet mirisa.

"Sakrili smo kolačić u svaki mišji kavez i bili smo jako iznenađeni kad smo vidjeli da su ga mogli pronaći s neuronima štakora", kaže Baldwin.

Međutim, neki su miševi bili bolji u pronalaženju kolačića od drugih. Istraživači su otkrili da su miševi koji su zadržali vlastite utišane olfaktorne neurone bili manje uspješni u pronalaženju skrivenih kolačića od miševa čiji su olfaktorni neuroni projektirani da nestanu tijekom razvoja.

"To sugerira da dodavanje zamjenskih neurona nije plug and play", kaže Baldwin. "Ako želite funkcionalnu zamjenu, možda ćete morati isprazniti disfunkcionalne neurone koji samo sjede tamo, što bi mogao biti slučaj kod nekih neurodegenerativnih bolesti i također kod nekih neurorazvojnih poremećaja poput autizma i shizofrenije."

S hibridnim moždanim sustavom, istraživači sada mogu koristiti miševe za pažljivo seciranje onoga što se dogodilo u različitim modelima, što bi na kraju moglo pomoći u poboljšanju uspjeha transplantacije ljudskih stanica.

Jedna loša strana novog hibridnog moždanog sustava je to što su štakorske stanice bile nasumično raspoređene u svakoj životinji, što predstavlja prepreku u proširenju ovih studija na druge osjetilne i neuralne sustave u mozgu.

Laboratorij trenutačno pokušava pronaći načine kako potaknuti umetnute stanice da se razviju u samo jednu vrstu stanice, što bi moglo omogućiti preciznije eksperimentiranje.

Ako se umetnute stanice mogu ograničiti u razvoju unutar hibridnih mozgova, to bi također moglo otvoriti vrata stvaranju hibridnih mozgova s ​​neuronima primata. "To bi nam pomoglo da se još više približimo razumijevanju ljudskih bolesti", kaže Baldwin.

Studiju objavljenu u časopisu Cell možete pronaći na ovoj poveznici.