Органоиды человека прижились в мозге крысы

Травма, инсульт и другие повреждения мозга могут иметь долговременные последствия. Это происходит потому, что мозг обладает очень ограниченной способностью к регенерации. Есть необходимость в разработке новой терапии, направленной на восстановление мозга после повреждения.

Многообещающая стратегия — пересадка клеток для восстановления связей в мозге. Некоторые результаты были получены при пересадке фетальной коры мозга грызунов, однако опыты на людях не получили распространения из-за этических соображений. Альтернативой могла бы стать пересадка органоидов мозга, полученных из человеческих плюрипотентных стволовых клеток. И хотя пока органоиды не могут воспроизвести архитектуру коры, их можно использовать для изучения исходов трансплантации. Ранее органоиды человеческого мозга уже пересаживали грызунам. Пересаженные ткани быстро обрастают сосудами и даже формируют синапсы. Меньше известно о функционировании этих участков. Исследователи из Китая и США пересаживали человеческие органоиды коры в зрительную кору крыс с повреждениями мозга и смотрели за их работой.

Корковые органоиды переднего мозга были получены из человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, конститутивно экспрессирующих зеленый флуоресцентный белок. Уже через 80 дней были видны рудиментарные корковые слои. Зрительной коре крыс наносилось повреждение, после чего им пересаживали органоиды. Иммунитет крыс подавляли для предотвращения отторжения. Органоиды пересаживали на 80–88-й день, то есть они были старше, чем в предыдущих исследованиях.

В течение трех месяцев трансплантат прижился в 82,1% случае. Он выглядел, как окружающие ткани, с инфильтрацией сосудов организма-хозяина. Идентичность трансплантата определили по его флуоресценции. Его объем увеличивался, но незначительно.

Гистологический анализ показал, что трансплантаты не были отделены от остального мозга астроглиозом, а ответ микроглии был достаточно умеренным. Однако в органоиде были отмечены признаки воспаления. Аналогичные результаты получили с другими типами клеток.

Число зрелых нейронов в трансплантате возрастало со временем, однако одновременно происходила потеря структуры нейронных слоев. Глиальные клетки принадлежали организму хозяина, их было меньше, чем обычно содержится в мозге.

Трансплантат проецировал свои аксоны на близлежащую кору, отчего граница трансплантата местами была нечеткой. Проекции также отмечались в таламусе. Наблюдения позволили авторам предположить, что между трансплантатом и мозгом организма-хозяина образуются синапсы. Целью этих афферентов была в первую очередь зрительная система.

Исследователи использовали модифицированные флуоресцентные вирусы, чтобы отследить образовавшиеся связи между органоидами и клетками мозга хозяина. Вводя вирусы в глаз животного, авторы проследили нейронные связи, отходящие от сетчатки. После этого они использовали 32 электродных контакта, чтобы измерить активность индивидуальных нейронов органоида при стимуляции зрения животного. Значительная часть нейронов органоида отвечала на свет, то есть нейроны органоидов не только приживались, но и обретали специфичные функции зрительной коры.

По словам исследователей, они были удивлены тем, как хорошо органоиды смогли интегрироваться в мозг всего за три месяца. Нервная ткань потенциально может восстановить поврежденный мозг. В планах авторов — использовать органоиды в других областях мозга, не только в зрительной коре.

Органоид человеческого мозга установил функциональную связь с мозгом мыши