Mezi lidmi přibývá těch, kteří trpí nějakým neurodegenerativním onemocněním, především ve vyšším věku, jehož nyní dosáhne více lidí. Plně porozumět těmto poruchám není pomocí současných výzkumných metod možné.

Proto se vědci snaží přijít s novými, inovativními přístupy. Jedním z nich je tvorba hybridních mozků, kdy jsou myším implantovány neurony z krys..

„Máme krásné modely mozkových buněk v miskách a 3D kultury zvané organoidy,“ vysvětluje Kristin Baldwinová, neurovědkyně z Kolumbijské univerzity, a pokračuje: „Oba mají své výhody, ale žádný z nich nám nedává jistotu, zda buňky skutečně fungují na nejvyšší úrovni.“ Ačkoliv nyní vědci transplantují kmenové buňky a neurony lidem s Parkinsonovou chorobou či epilepsií, podle Baldwinové zatím nevědí, jak dobře to vlastně bude fungovat.

Hybridní mozky

A proto se rozhodla vytvořit hybridní mozky, které mohou odpovědi poskytnout dříve než klinické studie. „Tento výzkum nám začíná ukazovat, jak můžeme rozšířit flexibilitu mozku, aby mohl pojmout jiné druhy vstupů, jako jsou transplantované kmenové buňky či rozhraní člověk-stroj,“ říká Baldwinová.

Už dříve vědci vytvořili hybridní mozky pomocí injekcí neuronů či transplantací mozkových organoidů o velikosti hrášku do vyvíjejícího se či plně vyvinutého mozku myší nebo krys.

„Tyto experimenty nám řekly, že jsme poněkud omezeni v tom, kdy a jak můžeme přidat mozkové buňky do existujícího mozku,“ podotýká Baldwinová. „Pokud se mozek vyvinul do určitého bodu, transplantované buňky se nemusí nutně vhodně propojit,“ dodává.

Nyní Baldwinová se svým týmem implementovala krysí kmenové buňky do myších blastocyst, což je rané stádium vývoje, ke kterému dochází jen několik hodin po oplodnění. Krysí a myší buňky tak mohly růst společně a integrovat se.

Krysí neurony v myším těle

Tato technika se nazývá komplementace blastocyst a je podobná dříve využité technice, jejímž prostřednictvím byly tvořeny myši s lidským imunitním systémem, které se ukázaly být mocnými nástroji výzkumu.

V rámci nového experimentu vědci nejprve zkoumali, zda se v myších mozcích objeví krysí neurony. Krysy se totiž vyvíjejí pomaleji než myši a mají i větší mozky, ale v myších se tyto buňky řídily pokyny jejich těl, která urychlila vývoj krysích neuronů.

„Krysí buňky jsme nalezli téměř v celém myším mozku, což nás docela překvapilo,“ komentuje výsledky experimentu Baldwinová. „Znamená to, že existuje jen málo překážek pro vložení cizích neuronů, což naznačuje, že mnoho druhů myších neuronů může být nahrazeno podobným krysími neurony.“ Následně vědci zkoumali, jak účinně byly krysí neurony integrovány do funkčního nervového okruhu, a to konkrétně do čichového systému.

Kdo najde sušenku?

Upravili myší embrya tak, aby inaktivovaly vlastní čichové senzorické neurony, na základě toho mohli snadno pozorovat, zda se zvířatům čich obnovil díky krysím neuronům. „Schovali jsme sušenku do každé myší klece a sledovali, zda ji dokáží najít pomocí krysích neuronů,“ říká k tomu Baldwinová.

Všechny uspěly, ale některým se přitom dařilo lépe a jiným hůře. Vědci zjistili, že ty myši, které si uchovaly vlastní, umlčené čichové neurony, byly v hledání odměny méně úspěšné než ty, které byly upraveny tak, aby jejich vlastní čichové neurony během vývoje zmizely.

„Z toho plyne, že pokud chcete funkční náhradu, možná musíte vyprázdnit dysfunkční neurony, které tam jen sedí, ale nepracují, což může být případ některých neurodegenerativních onemocnění a také některých neurovývojových poruch, jako je autismus a schizofrenie,“ říká k závěrům své studie Baldwinová.

Spolu se svými spolupracovníky se nyní snaží najít způsoby, jak přimět vložené buňky, aby se vyvinuly pouze do jednoho buněčného typu, což může umožnit přesnější experimentování. Dosud byly tyto hybridní mozkové buňky distribuovány v každé myši jinak, náhodně.