Исследователи из Стэнфордского университета создали генетически модифицированных мышей, в мозге которых развились миллионы человеческих нейронов. Работа, опубликованная в журнале Nature, может дать учёным новую модель для изучения нарушений развития мозга и нейродегенеративных заболеваний.
Для эксперимента учёные изменили развитие мозга животных так, чтобы у них не формировалась часть коры – области, связанной со сложной обработкой информации. Кроме того, мышей лишили способности восполнять нейроны в этом участке. Освободившееся пространство исследователи использовали для пересадки клеток человеческого происхождения.
Нейроны получили из клеток кожи человека, перепрограммированных в клетки, способные развиваться в нервную ткань коры. После трансплантации несколько сотен клеток разрослись до нескольких миллионов, встроились в мозг мышей и образовали связи с его нейронными сетями. По объёму человеческая ткань к концу эксперимента занимала почти половину исследуемой области мозга животных.
Модель для изучения заболеваний
Как сообщил старший автор исследования, профессор психиатрии Стэнфордского университета Серджиу Пашка, такая система не должна заменить существующие методы, но способна открыть доступ к особенностям работы человеческого мозга, которые трудно исследовать иным способом.
Большинство животных при этом двигались и вели себя как обычные мыши. Однако эксперименты выявили различия, потенциально важные для медицины. Когда мышат с пересаженными человеческими нейронами подвергали нехватке кислорода вскоре после рождения, у них появлялись признаки повреждения мозга. У обычных мышей аналогичное воздействие редко приводит к таким последствиям, тогда как у новорождённых людей кислородное голодание может вызывать тяжёлые неврологические нарушения.
Также исследователи обнаружили в человеческой части ткани нейроны фон Экономо – крупные специализированные клетки, встречающиеся у людей, человекообразных обезьян, китообразных и слонов. Эти нейроны считаются особенно уязвимыми при лобно-височной деменции. Их присутствие в новой модели может помочь изучить механизмы редкого заболевания и проверить возможные подходы к терапии.
Этические границы эксперимента
Пересаженные человеческие нейроны соответствовали по степени зрелости клеткам мозга плода в третьем триместре беременности. Авторы завершили эксперимент, когда трансплантированной ткани было около шести месяцев, до её дальнейшего развития и формирования более сложных связей.
Тем не менее работа уже вызвала вопросы у специалистов по биоэтике. Профессор права и философии Школы права Университета Дьюка Нита Фарахани обратила внимание, что исследователи намеренно остановили наблюдения до возможного появления признаков сознания. По её мнению, сама необходимость определять такую границу требует отдельного обсуждения: если у животного возникает потенциал для более сложных форм восприятия, это может повлиять на оценку его интересов и прав.
Авторы исследования рассматривают созданных мышей прежде всего как инструмент для моделирования болезней человека. Однако развитие подобных технологий потребует не только воспроизводимых научных результатов, но и чётких правил обращения с животными, чья нервная система частично сформирована человеческими клетками.
