_ Oamenii de știință regenerează căile neuronale la șoareci cu celule de la șobolani

Două echipe de cercetare independente au regenerat cu succes circuitele creierului de șoarece la șoareci folosind neuroni crescuți din celule stem de șobolan. Ambele studii, publicate pe 25 aprilie în revista Cell, oferă perspective valoroase asupra modului în care se formează țesutul cerebral și prezintă noi oportunități pentru restabilirea funcției cerebrale pierdute din cauza bolilor și a îmbătrânirii.

„Această cercetare ajută la arătarea potențialului creierului. flexibilitate în utilizarea circuitelor neuronale sintetice pentru a restabili funcțiile creierului”, spune Kristin Baldwin, profesor la Universitatea Columbia din New York și autor corespondent al uneia dintre cele două lucrări. Echipa lui Baldwin a restaurat circuitele neuronale olfactive de șoarece, neuronii interconectați din creier responsabili de simțul mirosului și funcția lor folosind celule stem de la șobolani.

„Poate genera țesuturi cerebrale de la o specie în interiorul alteia. ajută-ne să înțelegem dezvoltarea și evoluția creierului la diferite specii”, spune Jun Wu, profesor asociat la Universitatea din Texas Southwestern Medical Center din Dallas și autor corespondent al celeilalte lucrări.

Echipa lui Wu a dezvoltat un CRISPR- platformă bazată care ar putea identifica în mod eficient genele specifice care conduc dezvoltarea unor țesuturi specifice. Ei au testat platforma prin reducerea la tăcere a unei gene necesare dezvoltării creierului anterior la șoareci și apoi refacerea țesutului folosind celule stem de șobolan.

Șoarecii și șobolanii sunt două specii distincte care au evoluat independent timp de aproximativ 20 până la 30 de milioane de ani. În experimentele anterioare, oamenii de știință au reușit să înlocuiască pancreasul la șoareci folosind celule stem de șobolan printr-un proces numit complementare de blastocist.

Pentru ca acest proces să funcționeze, cercetătorii injectează celule stem de șobolan în blastocisti de șoareci - embrioni în stadiu incipient - care nu au capacitatea de a dezvolta un pancreas din cauza mutațiilor genetice. Celulele stem de șobolan s-au dezvoltat apoi în pancreasul lipsă și îi completează funcția.

Dar, până în prezent, nu a fost raportată generarea de țesuturi cerebrale folosind celule stem dintr-o specie diferită prin complementarea blastocistului. Acum, folosind CRISPR, echipa lui Wu a testat șapte gene diferite și a descoperit că eliminarea Hesx1 ar putea genera în mod fiabil șoareci care nu aveau creier anterior.

Echipa a injectat apoi celule stem de șobolan în blastociste de șoareci knockout Hesx1 și șobolan. celulele s-au umplut în nișă pentru a forma un creier anterior la șoareci. Șobolanii au creier mai mare decât șoarecii, dar creierul anterior de origine șobolan s-a dezvoltat în același ritm și dimensiune ca cel al șoarecilor. În plus, neuronii de șobolan au fost capabili să transmită semnale către neuronii de șoarece vecini și invers.

Cercetătorii nu au testat dacă creierul anterior de la celulele stem de șobolan a schimbat comportamentul șoarecilor. „Există o lipsă de teste comportamentale bune pentru a distinge șobolanii de șoareci”, spune Wu. „Dar din experimentul nostru, se pare că acești șoareci cu creierul anterior de șobolan nu se comportă ieșit din comun.”

În celălalt studiu, echipa lui Baldwin a folosit gene specifice fie pentru a ucide, fie pentru a reduce la tăcere neuronii senzoriali olfactivi. folosit pentru simțul mirosului și a injectat celule stem de șobolan în embrionii de șoareci. Modelul de tăcere imită ceea ce se vede în tulburările de neurodezvoltare, unde anumiți neuroni nu pot comunica bine cu creierul. Modelul de ucidere a îndepărtat neuronii în întregime, simulând boli degenerative.

Ei au descoperit că complementarea blastocistului a restaurat circuitele neuronale olfactive ale șoarecilor în mod diferit, în funcție de model. Când neuronii de șoarece erau prezenți, dar tăcuți, neuronii de șobolan au ajutat la formarea unor regiuni ale creierului mai bine organizate în comparație cu modelul de ucidere. Cu toate acestea, atunci când echipa a testat aceste himere șobolan-șoarece, antrenându-le să găsească o prăjitură ascunsă îngropată într-o cușcă, neuronii șobolanului au fost cei mai buni la salvarea comportamentelor în modelul de ucidere.

„Acest rezultat cu adevărat surprinzător ne permite să analizăm ce este diferit între aceste două modele de boală și să încercăm să identificăm mecanismele care ar putea ajuta la restabilirea funcțiilor în oricare dintre tipurile de boală cerebrală”, spune Baldwin. Echipa ei a testat, de asemenea, complementarea blastocistului la șoareci model de boală folosind celule de la șoareci cu sisteme olfactive normale. Ei au arătat că complementarea intraspecie a salvat găsirea de prăjituri în ambele modele.

„În acest moment, oamenii sunt transplantați cu neuroni derivați din celule stem pentru boala Parkinson și epilepsie în studiile clinice. Cât de bine va funcționa asta? Și va funcționa diferitele medii genetice dintre pacient și celulele transplantate reprezintă o barieră. Acest studiu oferă un sistem în care putem evalua posibilitățile de completare a creierului aceleiași specii la o scară mult mai mare decât un studiu clinic”, spune Baldwin.

p>Complementarea blastocistului este încă departe de aplicarea clinică la om, dar ambele studii sugerează că celulele stem din diferite specii își pot sincroniza dezvoltarea cu creierul gazdei.

Oamenii de știință au experimentat și creșterea organelor umane la alte specii. ca porcii folosind complementarea blastocistului. Anul trecut, oamenii de știință au generat rinichi embrionari folosind celule stem umane la porci, oferind o soluție potențială pentru mulți oameni aflați pe listele de așteptare pentru transplanturi.

„Aspirația noastră este să îmbogățim organele de porc cu un anumit procent de celule umane, cu scopul de a îmbunătăți rezultatele pentru primitorii de organe Dar în prezent există încă multe provocări tehnice și etice pe care trebuie să le depășim înainte de a putea testa acest lucru în studiile clinice”, spune Wu.

Pe lângă implicațiile studiilor. în medicină, echipele sunt, de asemenea, interesate să folosească această abordare pentru a studia creierul multor rozătoare sălbatice care nu erau accesibile în laborator.

„Există peste 2.000 de specii de rozătoare vii în lume. Multe dintre ele se comportă diferit față de rozătoarele pe care le studiem în mod obișnuit în laborator, complementarea blastocistului neuronal interspecie poate deschide ușa pentru a studia modul în care creierul acestor specii se dezvoltă, evoluează și funcționează”, spune Wu.

(Fluierul)