Людські клітини мозку прижилися в мишей і передали сигнали одна одній. Мишам для цього видалили частину мозку

16 вересня 2026 р. 18:06

16 вересня 2026 р. 18:06

Біологи вживили мишам людські органоїди мозку — мініатюрні копії органа, вирощені зі стовбурових клітин, які частково відтворюють його будову та функції. Ці органоїди прижилися в мозку гризунів, утворивши робочі мережі для передавання сигналів, і навіть впливали на поведінку тварин. Досягти цього вдалося завдяки тому, що мишам видалили частину власних нейронів кори головного мозку. За допомогою таких мишей сподіваються вивчати нормальний розвиток людського мозку й різні патології, що в ньому виникають. Дослідження опублікували в журналі Nature .

Людські нервові клітини (забарвлені зеленим і червоним) у мозку миші (її власні клітини забарвлені синім). S. Pasca lab / Stanford University

Навіщо пересаджувати мишам людські клітини?

Протягом довгого часу основним джерелом знань про людський мозок були посмертні розтини та вивчення випадків пошкодження якихось ділянок мозку. Однак такі дослідження показують патологію лише в певний момент часу, а не те, як вона розвивається і як це впливає на людину. Тому науковці почали експериментувати зі стовбуровими клітинами мозку, вирощуючи з них органоїди. У них формується мережа з нейронів і допоміжних клітин мозку, яка частково відтворює будову кори та дозволяє вивчати взаємодію між різними типами клітин.

Однак цього все одно не достатньо для того, щоб вивчати, як зміни в мозку впливають на поведінку та розумові здібності. Тому різні органоїди почали вживлювати гризунам, причому деякі з таких маніпуляцій проводили ще в утробі. Проте мозок гризунів розвивається швидше, тому людські нейрони вбудовуються вже у сформовану мережу, де їм до того ж бракує місця. Щоб обійти це обмеження, американсько-іспанська команда на чолі з науковцями Стенфордського університету провела нове дослідження.

Як мозок мишей прийняв людські клітини?

Щоб здобути більше місця для формування кори головного мозку саме з людських органоїдів, науковці генетично модифікували мишей, спричиняючи загибель клітин-попередників нейронів кори. Завдяки схрещуванню таких мишей вони отримали нащадків, у яких об’єм головного мозку був майже вдвічі меншим, що збігається з даними попередніх досліджень, у яких масу кори оцінювали як 42 відсотки від маси всього мозку мишей. Після цього дослідники ввели новонародженим позбавленим кори мишенятам людські органоїди мозку. У понад 86 відсотках випадків ті успішно прижилися, а за 2-3 місяці після трансплантації їхня чисельність збільшилася майже вп’ятеро. За три місяці після трансплантації людські нейрони та допоміжні клітини складали майже 92 відсотки об’єму кори мишачого мозку.

Звичайний мозок миші (зліва) і позбавлений кори (справа). Pașca et al. / Nature, 2026

Щоб простежити, чи нейрони кори контактували з мозком мишей і навпаки, науковці вводили як в людські, так і в мишачі клітини віруси, які несли гени синтезу флуоресцентних барвників. За деякий час мозок мишей аналізували під мікроскопом і побачили, що в корі почали синтезуватися ті барвники, гени для яких вводили лише мишачим клітинам, і навпаки. Тобто відростки людських нейронів проникали в мишачий мозок, а відростки мишачих — у людську кору. Водночас аналіз передавання сигналів за допомогою кальцію та електричних імпульсів показав, що нейрони з людських органоїдів сформували окремі мережі, які нагадували мережі у звичайній корі головного мозку.

Мережа сигнальних шляхів у мозку миші, зокрема в утвореній з людських клітин корі (обведена білим пунктиром). S. Pasca lab / Stanford University

Дослідники також проаналізували клітинний склад новосформованої кори на п’ятий місяць після початку поділу стовбурових клітин, виділивши та прочитавши РНК з окремих клітин. Цей метод дозволяє дізнатися, які гени активні в клітинах і за цим відрізняти, наприклад, нейрони від допоміжних клітин мозку. У корі мозку мишей виявили всі типи клітин, які раніше знаходили в органоїдах людського мозку, а також — допоміжні клітини й певні типи нейронів мишей, які вбудувалися в цю мережу.

МРТ мозку миші з підсвіченою жовтим корою головного мозку. Pașca et al. / Nature, 2026

За клітинним складом кори науковці додатково підтвердили, що вона розвинулася до стадії, яка в людей відповідає кінцю другого триместру внутрішньоутробного розвитку. Водночас поділу кори на окремі ділянки, кожна з яких відповідальна за сприйняття інформації від певних органів чуття, не відбулося — імовірно, через невідповідність стадій розвитку кори й решти мозку.

Як змінилася поведінка мишей?

Порівняно з мишами зовсім без кори, миші з пересадженими людськими органоїдами краще виконували деякі завдання на рух і пам’ять, тож науковці зробили висновок, що вони можуть впливати на поведінку. Тому дослідники додатково перевірили, чи можна їх використовувати як модель змін поведінки, спричинених якоюсь патологією розвитку мозку. Для цього змоделювали церебральний параліч, який часто виникає через нестачу кисню під час внутрішньоутробного розвитку. Після того, як миші провели декілька годин в камері зі зниженим вмістом кисню, їхня хода погіршилася, подібно до змін при церебральному паралічі.

Схема експерименту з моделювання церебрального паралічу: ходу миші аналізували до та після кількагодинного перебування в камері, де вміст кисню становив 5 відсотків замість 21. Pașca et al. / Nature, 2026

На додачу до цього, в корі мозку мишей виявили підтип нейронів VEN — його пов’язують із соціальною свідомістю та різними нейропсихіатричними розладами. Такі нейрони, окрім людини, наявні лише в декількох видів тварин з великим мозком, тож досі було важко вивчати їхню роль у появі цих розладів.

Тому нове дослідження прокладає шлях до вивчення причин розвитку нейрологічних і психіатричних розладів, а також тестування ліків від них, одразу з аналізом їхнього впливу на людські клітини та весь організм. Водночас науковці зазначають, що це лише перші кроки до використання таких мишей як моделей людських хвороб. У майбутньому необхідно буде провести додаткові дослідження, щоб відділити вплив самої пересадки на поведінку мишей, і вдосконалити саму пересадку, щоб мишачі й людські нейрони дозрівали синхронно.

Які ще хвороби вивчають на органоїдах

👩‍🔬 Щоб вивчати хвороби шлунка більш детально, науковці виростили копію цього органа з нейронами, м’язами та залозами, як у справжньому шлунку.

🫀 Органоїди серця з частково сформованими судинами вказали на те, що клітини внутрішньої вистилки судин беруть участь у розвитку небезпечного запалення в серці.

🧠 А використовуючи давню ДНК неандертальців і денисівців науковці виростили органоїди з подібних на їхні клітин, що вказало на відмінності в мозку родичів людини.

Наука