У дослідженні, опублікованому в журналі Cell Stem Cell 2 лютого, дослідники показують, що органоїди мозку — згустки вирощених у лабораторії нейронів — можуть інтегруватися в мозок щурів і реагувати на візуальну стимуляцію, як миготливе світло.
Десятиліття досліджень показали, що ми можемо трансплантувати окремі нейрони людини та гризуна в мозок гризунів, а нещодавно було продемонстровано, що органоїди людського мозку можуть інтегруватися в мозок гризунів, що розвивається. Однак чи можуть ці органоїдні трансплантати функціонально інтегруватися із зоровою системою пошкодженого мозку дорослої людини, ще належить дослідити.
«Ми зосередилися не просто на трансплантації окремих клітин, а на фактичній трансплантації тканини», — каже старший автор H. Isaac Chen, лікар і доцент кафедри нейрохірургії в Університеті Пенсільванії. «Органоїди мозку мають архітектуру; вони мають структуру, що нагадує мозок. Ми змогли розглянути окремі нейрони в цій структурі, щоб отримати глибше розуміння інтеграції трансплантованих органоїдів».
Дослідники культивували нейрони, отримані зі стовбурових клітин людини, у лабораторії протягом приблизно 80 днів, перш ніж пересадити їх у мозок дорослих щурів, у яких була пошкоджена зорова кора. Протягом трьох місяців пересаджені органоїди інтегрувалися в мозок господаря: васкуляризувалися, збільшувалися в розмірах і кількості, надсилаючи нейронні проекції та утворюючи синапси з нейронами господаря.
Команда використовувала флуоресцентні віруси, які стрибають уздовж синапсів, від нейрона до нейрона, щоб виявити та відстежити фізичні зв’язки між органоїдом і клітинами мозку щура-господаря. «Вводячи один із цих вірусних індикаторів в око тварини, ми змогли відстежити нейронні зв’язки вниз за течією від сітківки», — каже Чен. «Трейсер дістався аж до органоїду».
Далі дослідники використовували електродні зонди для вимірювання активності окремих нейронів у органоїді, коли тварини піддавалися впливу миготливого світла та чергування білих і чорних смуг. «Ми побачили, що велика кількість нейронів в органоїді реагує на певну орієнтацію світла, що дає нам доказ того, що ці органоїдні нейрони змогли не просто інтегруватися з зоровою системою, але вони змогли прийняти дуже специфічні функції зору. кора.”
Команда була здивована ступенем, до якого органоїди змогли інтегруватися лише за три місяці. «Ми не очікували такого ступеня функціональної інтеграції так рано», — каже Чень. «Були й інші дослідження, присвячені трансплантації окремих клітин, які показали, що навіть через 9 або 10 місяців після того, як ви пересадили людські нейрони гризуну, вони все ще не повністю зрілі».
«Нервові тканини мають потенціал для відновлення ділянок пошкодженого мозку», — каже Чен. «Ми ще не все опрацювали, але це дуже серйозний перший крок. Тепер ми хочемо зрозуміти, як органоїди можна використовувати в інших областях кори, а не тільки в зоровій корі, і ми хочемо зрозуміти правила, які керують тим, як органоїдні нейрони інтегруються з мозком, щоб ми могли краще контролювати цей процес і робити це відбувається швидше».