Oamenii de știință cresc „mini-creiere” umane la pui de șobolan pentru a studia tulburări precum autismul și schizofrenia

Oamenii de știință au transplantat celule ale creierului uman în creierul puilor de șobolan în încercarea de a arunca o nouă lumină asupra tulburărilor neurologice precum autismul și schizofrenia.

Acest lucru face parte dintr-un efort de a studia mai bine dezvoltarea creierului uman și bolile care afectează cele mai complexe organe, care a fost mult timp învăluită în mister.

Celulele creierului uman implantate au crescut și au format conexiuni cu țesutul cerebral al șobolanilor, integrându-se atât de bine încât aceștia au putut simți mișcările mustaților și au condus comportamentul animalelor.

„Multe tulburări precum autismul și schizofrenia sunt probabil unic umane”, dar „creierul uman cu siguranță nu a fost foarte accesibil”, a spus dr. Sergiu Pasca, autor principal al studiului publicat miercuri în revista Nature.

Abordările care nu implică scoaterea de țesut din creierul uman sunt „căi promițătoare în încercarea de a aborda aceste condiții”.

Cercetarea se bazează pe munca anterioară a echipei de a crea „organoizi” din creier, structuri minuscule asemănătoare cu organele umane, care au fost, de asemenea, făcute pentru a reprezenta altele, cum ar fi ficatul, rinichii, prostatele sau părți cheie ale acestora.

Pentru a produce organoizi din creier, oamenii de știință de la Universitatea Stanford au transformat celulele pielii umane în celule stem și apoi le-au convins să devină mai multe tipuri de celule cerebrale.

Aceste celule s-au înmulțit apoi pentru a forma organoizi care seamănă cu cortexul cerebral, stratul exterior al creierului uman, care joacă un rol cheie în lucruri precum memorie, gândire, învățare, raționament și emoții.

Oamenii de știință au transplantat acele organoide la pui de șobolan în vârstă de două până la trei zile, o etapă în care se formează încă conexiunile creierului.

Organoizii au crescut astfel încât au ocupat în cele din urmă o treime din emisfera creierului șobolanului în care au fost implantați. Neuronii din organoizi au format conexiuni de lucru cu circuitele din creier.

Neuronii umani au fost transplantați la rozătoare și înainte, dar în general la animale adulte, de obicei șoareci.

Pasca, profesor de psihiatrie la Școala de Medicină din Stanford, a spus că aceasta este prima dată când acești organoizi au fost introduși în creierele timpurii ale șobolanilof, creând „cel mai avansat circuit al creierului uman construit vreodată din celulele pielii umane și o demonstrație că neuronii umani implantați pot influența comportamentul unui animal”.

Sergiu Pașca

Neuronii din organoizi „se instalează” în creierul șobolanilor, spun cercetătorii, formând conexiuni de lucru cu circuitele indigene.

De exemplu, când cercetătorii au stimulat mustățile șobolanilor cu pufături de aer, au descoperit că neuronii umani din creierul șobolanului s-au declanșat ca răspuns, sugerând că celulele au fost capabile să capteze informații senzoriale.

Mustața de șobolan detectează obiectele și suprafețele din apropiere, ajutându-i să evite coliziunile.

Într-un experiment separat, Pasca și colegii săi au reușit, de asemenea, să condiționeze șobolanii să se aștepte la apă atunci când țesutul uman-organoid din creierul lor a fost activat.

Pentru a examina o utilizare practică a acestei abordări, oamenii de știință au transplantat organoizi în ambele părți ale creierului unui șobolan: unul generat din celulele unei persoane sănătoase și altul din celulele unei persoane cu sindrom Timothy, o afecțiune genetică rară asociată cu probleme cardiace și spectrul autismului. tulburare (ASD).

Cinci până la șase luni mai târziu, au văzut efectele bolii legate de activitatea neuronilor.

Au existat diferențe în activitatea electrică a celor două părți, iar neuronii de la persoana cu sindrom Timothy au fost mult mai mici și nu au încolțit atât de multe extensii care preiau inputul de la neuronii din apropiere.

Cercetătorii, al căror studiu a fost finanțat parțial de Institutul Național de Sănătate, au spus că ar putea face aceleași tipuri de experimente folosind organoizi obținuți din celulele persoanelor cu tulburări precum autismul sau schizofrenia - și pot învăța lucruri noi despre modul în care aceste condiții afectează creierul, de asemenea.

Dr. Flora Vaccarino de la Universitatea Yale – care a crescut anterior bulgări care conțin cortexul cerebral care au fost făcute cu ADN de la persoane cu autism – a spus că studiul avansează domeniul.

„Este extrem de impresionant ce fac ei aici în ceea ce privește ceea ce aceste celule ne pot arăta de fapt în ceea ce privește dezvoltarea lor avansată... la șobolani”, a spus Vaccarino, care nu a fost implicată în studiu.