Ученые вставили нейроны из человеческих стволовых клеток в мозг мыши

22 ноября 2011 года

Американские биологи смогли вставить в мозг мыши и "подключить" к нему несколько нейронов, полученных из стволовых клеток человека, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

За последние два десятилетия биологи научились превращать стволовые клетки во "взрослые" ткани костей, мускулов, кожи и нервной системы. Культуры "стволовых" нейронов могут стать лекарством от болезней Альцгеймера, Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваний. С другой стороны, интеграция нервных клеток в "живую" нервную систему затруднительна - все окончания индивидуальных клеток необходимо подключить и "настроить" на нужный лад.

Группа биологов под руководством Джейсона Вейка (Jason Weick) из университета штата Висконсин в городе Мэдисон (США) успешно справилась с этой задачей, вставив полнофункциональные нейроны из человеческих стволовых клеток в мозг лабораторной мыши.

Вейк и его коллеги вырастили культуры человеческих и мышиных стволовых клеток, превратили их в нейроны и "перемешали" их в одной емкости. Клетки самостоятельно соединились и образовали небольшую нейронную сеть. В этой сети периодически возникали короткие и мощные вспышки электрической активности.

Биологи изучили взаимосвязи между нейронами в такой культуре, вставив в их геномы участок ChR2, который позволяет "включать" нервную клетку при помощи луча света.

Сначала исследователи изучили активность нервных клеток человека и мышей по отдельности. Оказалось, что клетки нейроны мышей были более чувствительными и емкими с электрической точки зрения, и испускали сигналы с относительно высоким напряжением. Культуры человеческих нервных клеток не проявляли активности даже через два месяца непрерывного роста.

Ученые провели аналогичные замеры в смеси нейронов, подключив электроды к клеткам мышей и человека. Активность нейронной сети постепенно росла с развитием колонии нервных клеток - через две недели в сети участвовала лишь небольшая часть культуры, большинство нейронов - через месяц, и практически все - через два месяца. Пики активности и периоды "спячки" совпадали для человеческих и мышиных нейронов, что указывает на существование единой нейронной сети.

Биологи проверили это предположение - они заблокировали человеческие нервы при помощи гормона CNQX и провели новую серию замеров. Периодические импульсы активности исчезли как в человеческих, так и в мышиных нейронах, что подтвердило существование единой сети между нервными клетками.

Убедившись в существовании нейронной сети, ученые проверили "равноправие" ее членов - смогут ли человеческие клетки "разбудить" всю сеть. Биологи стимулировали нейроны человека при помощи коротких вспышек света и записывали активность нейронов в сети.

Выяснилось, что нервные клетки передали полученный заряд своим "мышиным" соседям через несколько миллисекунд после активации. Искусственный пик активности по своим электрическим характеристикам напоминал периодические спонтанные вспышки, возникающие в "мышиных" и смешанных культурах.

Затем биологи вставили три десятка человеческих нервных клеток в мозг молодого грызуна с подавленным иммунитетом. Чужеродные нейроны прижились и прикрепились к разным отделам гиппокампа - центра воспоминаний и пространственной ориентации мозга. Авторы статьи препарировали мозг нескольких мышей, подготовили срезы мозга с вставленными нейронами и проверили их работу. Нервные клетки человека реагировали на импульсы из других клеток и стимулировали соседние нейроны при облучении светом.

Ученые планируют провести еще несколько экспериментов для проверки того, насколько "правильно" интегрируются "стволовые" нейроны в нервную систему организма-хозяина.