О мышах и людях, или как мышам "человеческие" нейроны наращивали
16 сентября 2026 года журнал Nature опубликовал исследование Developmental xenocortication using human-derived organoids in mice («Развитие человеческой коры в мозге мышей с использованием органоидов человеческого происхождения»). Авторы — Konstantin Kaganovsky, Kevin W. Kelley, Thomas Gschwind и коллеги из лаборатории нейробиолога Серджиу Пашки в Стэнфордском университете.
Главный результат: исследователи создали мышей, у которых пересаженная человеческая ткань заняла большую часть объёма коры головного мозга, сформировала разнообразные типы клеток и установила связи с нервной системой животного. При этом мыши не приобрели человеческий мозг или человеческие когнитивные способности.
Нахуя?
Человеческие нейроны трудно изучать в условиях, воспроизводящих развитие живого мозга. Клеточные культуры позволяют исследовать молекулярные процессы и электрическую активность, но в них отсутствует полноценная система кровоснабжения, а возможности формирования связей между удалёнными областями ограничены.
Один из способов решить эту проблему — выращивать из человеческих стволовых клеток органоиды мозга и пересаживать их животным. Органоиды способны воспроизводить некоторые этапы развития человеческой коры, однако в обычном мозге мыши у них возникает конкуренция с собственной нервной тканью хозяина за пространство и ресурсы.
Авторы решили изменить условия для трансплантата, а именно: вместо пересадки человеческой ткани в мозг с уже сформированной корой они создали мышей, у которых большая часть коры и гиппокампа не развивалась. Это позволило человеческой ткани расти в значительно большем объёме.
На первом этапе учёные использовали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека — это такие клетки, которые получают, перепрограммируя зрелые клетки организма, например клетки кожи или крови. Затем их направляют по пути развития клеток коры головного мозга, получая трёхмерные кортикальные органоиды.
На втором этапе исследователи использовали условный нокаут гена Esco2 в клетках, экспрессирующих Emx1, на фоне иммунодефицита SCID. Это приводило к выраженному уменьшению числа возбуждающих глутаматергических нейронов неокортекса и гиппокампа. Общий объём мозговой ткани у таких мышей был примерно на 50% меньше, чем у контрольных животных.
На третьем этапе в мозг новорожденных мышей пересаживали по четыре человеческих кортикальных органоида. В исследованной группе из 29 животных трансплантат сохранился у 86,2%. Между вторым и третьим месяцами после пересадки его объём увеличился приблизительно в 4,7 раза.
И человеческая ткань заняла большую часть коркового объёма!
Через три месяца после пересадки человеческая ткань составляла в среднем 91,9% совокупного объёма корковой ткани у семи исследованных мышей.
И трансплантат образовал связи с нервной системой мыши!
Исследователи использовали антероградное и ретроградное отслеживание нейронных проекций. Они обнаружили, что аксоны человеческих нейронов проходят через подкорковые структуры, достигают верхнего холмика четверохолмия и в отдельных случаях продолжаются до шейного отдела спинного мозга. Со стороны мыши входящие проекции в трансплантат поступали, в частности, из таламуса, паллидума и палеокортекса.
Но наличие анатомической связи само по себе ещё не доказывает, что она выполняет определённую функцию. Поэтому авторы отдельно исследовали электрическую активность трансплантированной ткани.
В человеческой ткани регистрировалась согласованная электрическая активность!
Этот этап описывать не буду, но результат свидетельствует о формировании электрически активной сети. Это не означает, что там появилась полноценная функциональная организация зрелой человеческой коры, но энивей.
Изменилось ли поведение мышей?
Да! Но однозначно интерпретировать результаты трудно.
Исследователи сравнивали три группы: обычных мышей, мышей с генетически уменьшенной корой и гиппокампом и мышей с теми же генетическими изменениями, которым пересадили человеческие органоиды.
В тесте на рабочую память, основанном на спонтанном чередовании посещаемых рукавов Y-образного лабиринта, обычные мыши и животные с трансплантатом показывали результаты выше случайного уровня. Мыши без большей части собственной коры и гиппокампа такого результата не демонстрировали.
При этом в тестах ходьбы и координации у животных с трансплантатом сохранялись некоторые нарушения. Анализ спонтанного поведения также показал отличия от контрольной группы. Следовательно, человеческая ткань могла частично компенсировать отдельные последствия отсутствия коры, но не восстанавливала нормальное поведение по всем исследованным показателям.
Ограничения
Во-первых, трансплантат оставался незрелым. По транскриптомным признакам некоторые возбуждающие нейроны соответствовали стадии развития человеческой коры примерно в середине второго триместра беременности. Три месяца после пересадки не означают, что ткань прошла три месяца нормального человеческого развития.
Во-вторых, у ткани не сформировалась полноценная слоистая организация. В человеческой коре нейроны располагаются в шести слоях с характерными связями между ними. В трансплантате обнаружили локальную организацию клеток, но непрерывная нормальная слоистая структура отсутствовала.
В-третьих, мыши сохранили нервную систему своего вида. В них не заменяли все нейроны человеческими. Значительная часть подкорковых структур и другие компоненты нервной системы оставались мышиными.
В-четвёртых, поведенческие результаты не доказывают появления человеческих когнитивных функций. Ни человеческое сознание, ни человеческий интеллект, ни языковые способности в этом исследовании не демонстрировались.
Итоги
Это существенный методологический шаг в исследованиях человеческого развития коры. В 2020-м исследователи пересаживали органоиды человеческой коры в префронтальную кору мышей. В 2022-м исследователи пересадили органоиды в зрительно связанную область коры мышей и при предъявлении зрительных стимулов в трансплантированной ткани регистрировали соответствующие электрические реакции. А теперь вот это.
Нынешнее исследование показало, что у нас есть возможность изучать человеческие нейроны в живой нервной системе на нескольких уровнях одновременно: от экспрессии генов и клеточного созревания до электрической активности, связей с другими структурами и поведенческих показателей.
Это особенно перспективно для исследований заболеваний, которые начинаются во время развития нервной системы. Например, можно получить индуцированные плюрипотентные стволовые клетки пациента, вырастить из них кортикальные органоиды и проверить, какие особенности развития человеческих нейронов связаны с конкретным генетическим вариантом. В дальнейшем можно исследовать, изменяет ли потенциальное лечение эти особенности.
паписутэс на тг











