Stworzyli Frankenmouse? Hybryda mózgu myszy i szczura, która ma pomóc ludzkości
Pierwszy raz na świecie dwa niezależne zespoły naukowców stworzyły hybrydową tkankę mózgową z komórkami myszy i szczurów. Modele mózgów mają pomóc ludziom w leczeniu chorób neurologicznych.
Mimo że myszy i szczury są do siebie podobne, to dzieli je około 20 milionów lat ewolucji. Dlatego też, by połączyć ich komórki naukowcy, musieli wspiąć się na szczyty inżynierii genetycznej. Niektórzy twierdzą, że poszło to już za daleko, uważają, że badacze stworzyli Frankenmouse. Inni stwierdzają, że może stać się to przełomem za sprawą niosących ze sobą nowych rozwiązań z zakresu leczenia wielu chorób u ludzi.
Jak mówi naukowczyni prof. Kristin Baldwin z Uniwersytetu Columbia: - Mamy piękne modele komórek w naczyniach i hodowle 3D zwane organoidami i oba mają swoje zalety. Ale żaden z nich nie pozwala określić, czy komórki rzeczywiście funkcjonują na najwyższym poziomie.
Wcześniejsze badania na myszach i szczurach wykazały, że istnieje możliwość zastąpienia utraconej trzustki u myszy za pomocą szczurzych komórek macierzystych. Dlatego też pojawiło się pytanie, czy to samo może wydarzyć się z brakującymi tkankami w mózgu?
Naukowcy z University of Texas Southwestern Medical Center opracowali specjalny system służący do identyfikacji konkretnych genów, które są odpowiedzialne za rozwój poszczególnych typów tkanek. W trakcie analiz okazało się, że gen Hesx1 jest niezbędny do prawidłowego rozwoju przodomózgowia u myszy. Następnie stworzyli blastocysty, w których brakowało tego genu.
Kolejnym krokiem było wstrzyknięcie do nich komórek macierzystych szczurów. Okazało się, że szczurze komórki "wypełniają lukę", przez co mózgi myszy rozwijały się normalnie.
Mózgi szczurów są większe od mózgów myszy, jednakże jak podają naukowcy, nie stanowiło to problemu w eksperymentach. Według dostępnych informacji hybrydowe mózgi rozwijały się w tym samym tempie, co naturalne organy. Osiągnęły również taką samą wielkość jak typowe mózgi dzikich myszy. Dalsze analizy ujawniły, że neurony pochodzące od myszy i szczurów łączyły się ze sobą i przekazywały między sobą sygnały, tak jakby pochodziły z tego samego gatunku.
W tym samym czasie tą samą metodą, drugi zespół badawczy próbował przywrócić utracone obwody nerwowe w układzie węchowym myszy. Również w tym przypadku hybrydowe mózgi rozwijały się w sposób normalny.
- Można było zobaczyć komórki szczurów w prawie całym mózgu myszy, co było dla nas dość zaskakujące. Mówi nam to, że istnieje niewiele barier dla insercji, co sugeruje, że wiele rodzajów neuronów myszy można zastąpić podobnym neuronem szczura - powiedziała prof. Baldwin.
W kolejnym etapie badań stworzono dwa rodzaje hybryd myszy. Jeden posiadał wyłącznie szczurze neurony odpowiedzialne za węch oraz drugi gdzie w mózgu istniały zarówno neurony szczurze, jak i mysie, lecz te zostały wyciszone. W badaniach wykazano, że szczurze zamienniki neuronów działały najlepiej, gdy na drodze nie było wyciszonych neuronów myszy.
Prof. Baldwin wyjaśniła: - To sugeruje, że dodanie neuronów zastępczych nie jest rozwiązaniem typu plug and play. Jeśli chcesz funkcjonalnego zamiennika, być może będziesz musiał usunąć dysfunkcjonalne neurony, które po prostu tam siedzą, co może mieć miejsce w przypadku niektórych chorób neurodegeneracyjnych, a także niektórych zaburzeń neurorozwojowych, takich jak autyzm i schizofrenia.
Specjaliści podkreślają, że przedstawiona metoda jest daleka od gotowości stosowania u ludzi. Jednakże zauważają, że pierwsze eksperymenty mogą napawać optymizmem.
- Naszą aspiracją jest wzbogacenie narządów świńskich określonym procentem komórek ludzkich w celu poprawy wyników dla biorców narządów. Jednak obecnie nadal istnieje wiele wyzwań technicznych i etycznych, które musimy pokonać, zanim będziemy mogli przetestować to w badaniach klinicznych - stwierdził Jun Wu z University of Texas Southwestern Medical Center.
- Na świecie żyje ponad 2000 gatunków gryzoni. Wiele z nich zachowuje się inaczej niż gryzonie, które powszechnie badamy w laboratorium. Komplementacja międzygatunkowych blastocyst nerwowych może potencjalnie otworzyć drzwi do badania rozwoju, ewolucji i funkcjonowania mózgów tych gatunków - dodał Wu.
Wyniki badań zostały opublikowane dwóch artykułach w czasopiśmie Cell: "Functional sensory circuits built from neurons of two species" oraz "Generation of rat forebrain tissues in mice".
