Stanford transplanter menneskelig hjernevev i mus

Forskere ved Stanford University har transplantert laboratoriedyrket menneskelig hjernevev inn i mus som er genmodifisert til å mangle det meste av hjernebarken. Dette har skapt hybrid-dyr der hjernen i volum er omtrent halvparten menneskelig, et gjennombrudd forskerne mener kan endre hvordan vi studerer psykiatriske og nevroutviklingsmessige lidelser.

Studien, som ble publisert onsdag i tidsskriftet Nature, beskriver hvordan teamet ledet av nevroforsker Sergiu Pașca dyrket tredimensjonale klynger av menneskelige kortikale nevroner, kalt organoider, fra omprogrammerte hudceller. Disse ble deretter kirurgisk plassert inn i nyfødte mus hvis hjernebark og hippocampus var genetisk eliminert under utviklingen. I løpet av tre måneder hadde det menneskelige vevet ekspandert til å utgjøre over 90 prosent av volumet i hjernebarken, og dannet funksjonelle forbindelser gjennom musens nervesystem som strakte seg helt til ryggmargen.reuters+3

Slik fungerer det

Forskerne kaller de resulterende dyrene for "xenokortikale" mus. Tidligere forsøk på å transplantere menneskelige nevroner inn i gnagerhjerner har vært begrenset fordi menneskelige nevroner utvikler seg omtrent 20 ganger langsommere enn muse-nevroner, noe som gjør at de ikke klarer å konkurrere om plassen. Ved å genetisk fjerne cellene som normalt danner musens hjernebark, ga Pașcas team det menneskelige vevet både plass og tid til å vokse.npr

"Plassen som normalt opptas av musens hjernebark, gjorde at vi kunne transplantere menneskelige kortikale organoider kort tid etter fødselen, og ga det menneskelige vevet rom til å vokse betydelig," sa Pașca. Til tross for at de manglet omtrent halvparten av hjernevolumet, var de genmodifiserte musene overraskende funksjonelle før transplantasjonen, noe som vitner om den utviklende hjernens plastisitet.iflscience+1

Transplantatene produserte også sjeldne von Economo-nevroner, store celler som er involvert i sosial kognisjon og frontotemporal demens, som aldri tidligere har blitt generert i en levende laboratoriemodell.sciencealert+1

Et nytt vindu mot sykdom

I atferdstester presterte mus med manglende hjernebark som mottok menneskelige organoider, bedre på en labyrintoppgave for arbeidsminne enn de uten transplantater, og nærmet seg nivået til normale mus. Da de ble utsatt for lavt oksygennivå, en tilstand mus vanligvis tåler godt, men som kan forårsake cerebral parese hos mennesker, viste de xenokortikale musene nevral skade og gangvansker, noe som etterlignet en distinkt menneskelig sårbarhet.thetransmitter+3

"Psykiatrien har en av de laveste suksessratene for kliniske studier," sa Pașca på en pressekonferanse. "Medisiner som ser ut til å fungere veldig bra i dyremodeller, feiler dramatisk i klinikken. Det forteller oss at vi mangler mye informasjon om menneskelig biologi".bbc

Etisk terreng

Forskerne understreket at dette ikke er mus med menneskehjerner. Dyrene beholder musens sanseorganer og subkortikale strukturer, og det transplanterte vevet mangler den lagdelte arkitekturen til en moden menneskelig hjernebark. Teamet avsluttet bevisst eksperimentene før de menneskelige nevronene nådde et utviklingsstadium assosiert med markører for bevissthet.newscientist+2

Likevel mener eksterne eksperter at arbeidet åpner et nytt etisk landskap. "Dette bringer oss inn i nye gråsoner hvor det ikke finnes klare etiske retningslinjer eller normer," sa bioetiker Nita Farahany ved Duke University, som ikke var involvert i studien. Hongkui Zeng fra Allen Institute advarte om at lignende prosedyrer i større dyr med lengre levetid ville reise langt mer alvorlige bekymringer.npr

Pașca anerkjente spenningen, men pekte på kostnaden ved å ikke handle. "Nevrologiske og psykiatriske lidelser rammer nesten én av fem personer," sa han, "og for mange av disse tilstandene forstår vi fortsatt ikke den underliggende biologien godt nok til å utvikle effektive behandlinger".reuters