Человеческие клетки сформировали у мышей отсутствующую кору мозга.

Четыре года назад мы рассказывали об экспериментах, в которых в мозг новорождённых крысят пересаживали человеческие нейроны. Пересаживали их в виде органоида – так называют трёхмерные клеточные структуры, выращенные из стволовых клеток и повторяющие фрагмент какого-либо органа. В данном случае органоид был мозговым – он имитировал фрагмент коры с её слоистой структурой. Человеческий органоид рос, его нейроны образовывали соединения друг с другом и с окружающими крысиными нейронами. Человеческие клетки не просто подключались к крысиным, но и реагировали на сигналы извне и вообще участвовали в поведении крыс. В то же время нельзя было сказать, что грызуны становились умнее – поведенческие тесты они выполняли так же, как и обычные крысы. Ни электроэнцефалограмма, ни магнитно-резонансная томография не показали каких-то серьёзных отклонений в работе мозга.

Хотя, как было сказано, пересаженный органоид в крысином мозге увеличивался, места ему там особо не было – у собственного мозга животных была своя программа развития, не предполагавшая присутствие таких вот инородных тел. На днях та же исследовательская команда опубликовала в Nature статью с описанием похожего эксперимента, только теперь мозговой – или, точнее, кортикальный, потому что он имитирует только кору полушарий – органоид из человеческих нейронов пересаживали мышам. И мыши эти были модифицированы так, чтобы на месте их собственной коры было свободное пространство, чтобы пересаженные клетки не конкурировали с мышиными, так сказать, за территорию.

Человеческие клетки оценили такой подход: они заняли 90% свободного места, пустили отростки в спинной мозг и активно приобретали специализацию. Как известно, у нейронов есть много видов и подвидов (гораздо больше, чем может показаться). Среди специализированных человеческих нейронов в мышином мозге появился особый вид клеток, связанных с обработкой социальных сигналов, особенно чувствительных к нейродегенеративным процессам – их до сих пор не удавалось вырастить в клеточных культурах. Это ответ на возможный вопрос, в чём смысл подобных экспериментов: изучать развитие человеческого мозга на клеточных лабораторных культурах можно лишь с большими допущениями. Кортикальные органоиды позволяют продвинуться здесь чуть дальше, но и у них есть ограничения. В настоящем же мозге органоид может чувствовать себя в более-менее естественной среде, хотя не нужно забывать, что это мозг мыши. Нейроны мышей, крыс, вообще грызунов развиваются намного быстрее человеческих, и такая рассинхронизация, очевидно, сказывается на функционировании пересаженных человеческих клеток. Возможно, если мышей заменить обезьянами, имплантированный кортикальный органоид будет развиваться более по-человечески.

Что до мышей, то с человеческими нейронами они были способны выполнять некоторые тесты на память, перед которыми пасовали мыши без пересаженных органоидов. При этом мыши без своей коры и без органоидов вовсе не превращались в беспомощных созданий. Они достаточно нормально жили, причём некоторые когнитивные задачи были им вполне по зубам – например, они успешно выучивали путь по лабиринту. Что ещё раз доказывает, что для грызунов (по крайней мере, некоторых из них) кора полушарий не так уж важна; в конце концов, она у них по сравнению с другими млекопитающими развита не так сильно, без борозд и извилин. Поведение мышей с пересаженным органоидом почти не отличалось от поведения обычных мышей без каких-либо модификаций, и, как и в предыдущем эксперименте, не было заметно, чтобы человеческие клетки прибавили им ума.

Вообще нейроны от людей к грызунам и от одних грызунов к другим пересаживают достаточно давно, и занимаются этим самые разные исследовательские группы по всему миру. Мы писали, например, о том, как мышам внедряли в мозг человеческие нейроны с хромосомным дефектом синдрома Дауна, и как у мышей половина мозга получалась крысиной. Нейронами и мозгом тут дело не ограничивается: можно вспомнить эксперименты с обезьяньими и свиными эмбрионами, в которые внедряли человеческие стволовые клетки.