Еволюція мишей і щурів йде незалежно вже 10-20 мільйонів років, за які гризуни нагромадили безліч відмінностей, у тому числі в мозку. Однак це не завадило авторам нової статті в Cell створити мишу, в яку на стадії зародка ввели щурові стовбурові клітини. Ті успішно прижилися, почали працювати разом із мишачими нейронами і навіть взяли на себе їхню роль при пошкодженні мозку.
Багато століть люди намагалися створити химер – тварин, що складаються з частин двох різних видів – і щоразу зазнавали невдачі. Проте сучасні генетичні методи уможливили. Автори нової статті в журналі Cell змогли отримати гібридну версію найскладнішого органу – головного мозку, поєднавши разом клітини мишей та щурів.
Два види гризунів відносяться до найпопулярніших тварин, яких біологи використовують у своїй роботі. Між ними є значні відмінності, у тому числі в будові та роботі мозку, – це результат мільйонів років незалежної еволюції. Наприклад, щури набагато більші і мають більш тонкий нюх.
Автори використовували трансплантацію плюрипотентних стовбурових клітин, один із найперспективніших методів лікування багатьох хвороб. У той самий час пересадка стовбурових клітин пов’язані з низкою ризиком і поки що вивчена над повною мірою. Тому біологи вирішили з’ясувати, як поводитимуться чужорідні клітини в організмі іншого виду. Для цього вони використовували матеріал від щурів, який перенесли до мишачих зародків на ранній стадії розвитку (бластоцисти).
Одна з головних труднощів при створенні гібридного мозку миші та щура – це різні терміни розвитку органа у двох гризунів. Дійсно, мозок щура більший, має товщу кору, а його ембріогенез відстає від мишачого на один-два дні. Проте досліди пройшли успішно: стовбурові клітини щури вижили, диференціювалися в нервові та вбудувалися в нейронні мережі мозку впереміш із власними клітинами миші. Щобільше, виникли навіть «гібридні синапси» – контакти між нейронами від двох різних видів.
Щурячі клітини широко поширилися по гібридному мозку – їхня частка в різних областях варіювалася від 0,01 до приблизно 87 відсотків. Однак їх поширення, яке візуалізували за допомогою спеціального флуоресцентного маркера, виявилося несиметричним і сильно розрізнялося у лівій та правій півкулях.
Далі вчені перевірили, чи можуть клітини від щура взяти на себе роботу мишачих нейронів. З цією метою області мозку миші, які беруть участь у нюху, «вимикали» або вбивали за допомогою виборчого токсину. Такий точний вплив не торкнувся нейронів щура. Виявилося, що чужорідні клітини добре забезпечують проведення нервового імпульсу. «Гібридні» миші майже повністю знайшли втрачений нюх: це підтвердив тест, під час якого вони відкопували заховане печиво.
Новий результат проливає світло на поведінку стовбурових клітин в організмі, що належати до іншого виду. Він може бути корисним для розвитку регенеративної медицини та трансплантології.