Într-un experiment care amintește de „Frankenstein”, oamenii de știință au descoperit că celulele creierului de șobolan pot înlocui neuronii pierduți la șoareci, permițând chiar rozătoarelor gazdă să adulmece dulciuri.
În timp ce îmbinarea creierului de șobolan și șoarece poate suna ciudat, această lucrare își propune să construiască o bază pentru înțelegerea modului în care se dezvoltă creierul mamiferelor, a spus Kristin Baldwinun neuroștiință la Universitatea Columbia și autorul principal al unui nou studiu care descrie experimentul.
Baldwin și studiul echipei ei, care a fost publicat în jurnal Celulă alături de a al doilea studiu de la colaboratorii de la Universitatea din Texas (UT) Southwestern, arată că celulele creierului de șobolan introduse într-un creier de șoarece preiau indicii din noul lor mediu. Aceste celule se dezvoltă în același interval de timp ca și celulele creierului de șoarece din apropiere, comunicând cu ele și chiar ajustându-le dimensiunea pentru a se potrivi.
„Gazda controlează cel puțin două aspecte: dimensiunea și, de asemenea, viteza de dezvoltare”, a spus Jun Wu, un biolog molecular la Centrul Medical UT Southwestern și autorul principal al celui de-al doilea studiu. „Este foarte interesant și sugerează că micromediul are influență asupra ritmului, precum și asupra dimensiunii celulei donatoare”.
Studiul condus de Baldwin se concentrează asupra modului în care se formează rețelele într-un creier hibrid șoarece-șobolan, în timp ce studiul condus de Wu se concentrează mai mult pe înlocuirea unei întregi regiuni a creierului cu celule transplantate. Cercetarea ar putea duce la alte țesuturi cerebrale între specii, ajutând oamenii de știință să studieze dezvoltarea creierului și bolile și, potențial, să dezvolte noi tratamente pentru oameni.
Echipa lui Baldwin a folosit pentru prima dată toxine bacteriene fie pentru a ucide, fie pentru a reduce la tăcere celulele creierului în dezvoltarea embrionilor de șoarece. Au început când embrionul în curs de dezvoltare era doar o minge goală de 100 până la 200 de celule, numită blastocist, și celulele vizate implicate în detectarea mirosurilor. În aceste blastociste, ei au injectat și celule stem de la șobolani, folosind un tip de celulă capabil să se dezvolte în multe tipuri de celule.
Apoi au implantat blastocistele modificate în mame de șoarece și au permis embrionilor să se dezvolte. Ei au descoperit că celulele de șobolan s-au dezvoltat în ritm ritmic cu celulele de șoarece, completând celulele ucise sau reduse la tăcere în centrele de detectare a mirosului din creier. Stergerea completă a celulelor de șoarece și înlocuirea lor cu celule de șobolan a dus la o anatomie ciudată, a spus Baldwin pentru Live Science, dar simțul mirosului al șoarecelui a funcționat în continuare normal.
Faptul că diferiții neuroni au creat o rețea împreună și au dat naștere unui comportament destul de normal este promițător, a spus Baldwin. Există speranțe chiar acum pentru tratarea bolilor creierului, cum ar fi Parkinson sau Alzheimercu celule donate sau crescute în laborator care ar înlocui celulele bolnave din creierul pacienților.
Donările similare de țesut cerebral sunt departe – dar este nevoie să ne asigurăm că transplanturile de neuroni de acest tip ar putea duce de fapt la rețele funcționale ale creierului.
„Ați putea spune: „Putem înlocui celulele care produc dopamină și ele vor produce dopamină”, a spus Baldwin pentru Live Science. Dopamina este un mesager chimic care se epuizează dramatic în boala Parkinson. „Dar ce fac ei cu procesarea informațiilor din acea parte a creierului?” adăugă Baldwin. „Participă ei în modul corect și am putea îmbunătăți acest lucru?”
Legate de: Vor fi posibile vreodată transplanturile de creier?
Studiul lui Wu s-a concentrat pe înlocuirea unei întregi regiuni a creierului de șoarece cu celule de șobolan. Echipa a folosit tehnica de editare genetică CRISPR pentru a opri o genă care declanșează dezvoltarea creierului anterior al șoarecelui în uter. Ei au înlocuit această regiune mare a creierului cu celule de șobolan și 60% din celulele șoarecilor maturi au ajuns să fie de origine șobolan. În ciuda creierului lor hibridizat, șoarecii au acționat ca șoarecii tipici de laborator.
„Arătăm că până la 60% dintre celulele care provin de la o specie diferită în creierul anterior nu modifică cu adevărat în mod dramatic comportamentul primitorului gazdă”, a spus Wu pentru Live Science.
Nimeni nu plănuiește să pună neuroni umani în creierul șoarecilor. Acest lucru ar ridica mult mai multe probleme etice decât creșterea creierului hibrid rozătoare-rozătoare, deoarece creierul ar putea trece un prag și ar deveni „prea uman”. În orice caz, ar fi mult mai dificil din punct de vedere tehnic de realizat, a spus Wu. Au existat încercări de a crește alte organe umane la animale – de exemplu, oamenii de știință au crescut rinichi umani în interiorul embrionilor de porc — dar țesutul cerebral ar fi o altă chestiune.
Cercetătorii ar putea aplica teoretic aceste tehnici pentru a hibridiza creierele diferitelor specii de maimuțe. Acest lucru ar putea facilita modificarea genetică a primatelor pentru a modela aspectele bolilor umane; asta pentru că diferite tehnici de modificare a genelor tind să fie încercate și testate în anumite specii și nu sunt întotdeauna ușor de utilizat între specii.
O astfel de muncă la maimuțe ar putea fi mai relevantă pentru oameni, deoarece multe boli pe care le suferă oamenii nu afectează șoarecii sau șobolanii, a remarcat Baldwin. Dar și-ar ridica propriile întrebări etice.
Te-ai întrebat vreodată de ce unii oameni își construiesc mușchi mai ușor decât alții sau de ce ies pistruii la soare? Trimite-ne întrebările tale despre cum funcționează corpul uman community@livescience.com cu subiectul „Health Desk Q” și este posibil să vedeți răspunsul la întrebarea dvs. pe site!