НА ШЛЯХУ ДО ЛЮДИНИ-МИШІ: навіщо науковці створюють тварин-химер
Сергій Черемісін. Вихід вождя, 2023 / Facebook, «Сіль-Соль»
Давньогрецькі міфи донесли до нас образ дивної істоти з головою лева, тулубом кози і хвостом змії — Химери. Гомер стверджував, що цю тварину цілеспрямовано виростив лікійський цар Амісодар. Словом «химеричний» заведено позначати вигадку, якусь нездійсненну ідею. Однак сучасні вчені, які пішли стопами Амісодара, навчилися створювати химерних тварин. Науковий журнал Nature розповів, навіщо вони це роблять.
ХИМЕРИ ДОПОМАГАЮТЬ ЗРОЗУМІТИ, ЯК РОЗВИВАЄТЬСЯ МОЗОК
Гібридних або химерних тварин науковці створюють не перший рік і досягли в цьому певних успіхів. Оскільки головними лабораторними тваринами є гризуни, то саме на них припадає найбільша частка подібних експериментів.
Так з’явилися миші зі щурячими органами, наприклад із щурячою підшлунковою залозою, а також миші, в мозок яких підсаджували щурячі і навіть людські нейрони. Нові дослідження Колумбійського університету (США, Нью-Йорк) допомогли зрозуміти, чи здатні щурячі нейрони повністю ввімкнутися в ланцюги мишачого мозку таким чином, щоби стати повноцінною складовою частиною системи управління поведінкою тварини-господаря.
У мозковій схемі піддослідних мишей були деякі «прогалини», й додавання до неї щурячих нейронів було покликане допомогти відновити її функції. Експерименти дадуть можливість ученим-нейробіологам краще зрозуміти, як розвивається мозок різних тварин, як інтегруються клітини різноманітних біологічних видів.
Подібні знання застосовні не тільки щодо гризунів, вони можуть допомогти у продукуванні «химерних» свиней із людськими органами, які можна було б використовувати для трансплантації людям.
ЗАПОВНЕННЯ ВІЛЬНИХ «НІШ»
Журнал Nature розповідає про серію експериментів ще однієї наукової команди — молекулярних біологів із Південно-Західного медичного центру Техаського університету в Далласі. Вони також вирішили перевірити, як поводитиметься «мікс» із нейронних клітин щура і миші на зовсім ранніх етапах розвитку організму.
Для початку фахівці сконструювали гени у групи мишей таким чином, аби знищити деякі нейрони нюхової системи тварин. Це порушило ланцюги, що зв’язують нюхові нейрони носа з вищими ділянками мозку. У результаті миші не змогли використовувати свій нюх для пошуку їжі, яку дослідники ховали в різних місцях клітин.
Після цього науковці взяли щурячі стовбурові клітини й помістили їх у бластоцисти — мишачі ембріони на ранній стадії розвитку. Коли вони розвинулися в повноцінні дорослі особини, виявилося, що підсаджені клітини заповнили прогалини в мозкових ланцюгах — миші чудово орієнтувалися за запахом і легко знаходили заховану їжу.
Зараз група вчених працює над розробкою більш ефективних та цілеспрямованих методів такої гібридизації. Дослідники вважають, що клітини щура здатні вбудовуватися у звільнені «ніші» організму іншого виду не лише в місцях нюхових ланцюгів миші. Вони можуть оселятися в різних частинах тіл найрізноманітніших тварин.
НЕ ВСЕ ТАК ЛЕГКО
Біологи вже розробили більш агресивну стратегію введення щурячих клітин у мозок миші. Для цього вони використали технологію C-CRISPR. Це такий інструмент генетичного редагування, який розрізає гени в кількох місцях, щоб гарантувати їхню повну інактивацію.
Дослідники повністю знищили у мишачих бластоцист групу генів, яка контролює розвиток переднього мозку — значної ділянки, що відіграє важливу роль у координації поведінки тварини.
Без переднього мозку бластоцисти не встигали розвинутися в дорослих мишей, вони помирали майже одразу ж після народження. Але коли науковці ввели у цю «нішу» бластоцисти стовбурові клітини щура, то передній мозок було досить швидко відновлено з цього чужорідного матеріалу.
Миші не помирали, а коли виростали, то були цілком здоровими. Спостереження за їхньою поведінкою показало, що неможливо знайти жодних відмінностей між «химерами» та нормальними мишами. Такої ж думки дійшли й колеги техаських науковців зі Стенфордського університету в Каліфорнії.
У своїй лабораторії вони одного разу спробували зробити мишей «розумнішими», підселивши до їхнього організму клітини мозку щурів. Однак миші від цього ніяк не «порозумнішали» й не «подурнішали». Вони демонстрували звичайну поведінку. Можливо, відмінності й можуть бути виявлені статистично, але для цього доведеться протестувати поведінку великої кількості гібридних тварин.
НА ШЛЯХУ ДО «ЛЮДИНИ-МИШІ»
Вчені кажуть, що у них існували давні побоювання, пов’язані з розвитком химер. Насамперед із можливістю трансплантації людям тканин або органів тварин, наприклад свиней. Крім етичних міркувань, існує припущення, що людське тіло відторгне пересаджений химерний орган. Новітні дослідження покликані розвіяти деякі сумніви, хоча й геть не всі.
Річ у тім, що науковці вводили щурячі клітини на дуже ранньому етапі розвитку мишей — задовго до того, як у ембріонів сформувалася імунна система. Тобто коли тіла тварин так і не навчилися розпізнавати клітини як чужорідні й тому не атакували їх. Ще одна проблема — невідповідність темпів розвитку, у різних видів вони різні.
Фахівці виявили, що клітини щура дотримуються «годинника» розвитку мишей. Мозок мишей розвивається з тією ж швидкістю, що й зазвичай, а не більш повільними темпами, характерними для щурів. Цікаво, що кілька років тому фізіологи з Університету Буффало в Нью-Йорку також проводили подібні експерименти. Але тільки з людським матеріалом.
Вони спроєктували мишачий ембріон, який мав містити до 4% людських клітин. У підсумку ембріон почав розвивати людські еритроцити на 17-й день вагітності — набагато раніше, ніж ці клітини розвиваються в людських ембріонах. Це дає змогу припустити, що людські клітини теж дотримуються молекулярних вказівок свого господаря.
ХХХ
У будь-якому разі технологію продовжать удосконалювати. Науковці планують створювати химер шляхом трансплантації клітин диких видів гризунів лабораторним мишам. Диких тварин взагалі складно вивчати, бо їх важко утримувати та розмножувати в неволі. Нові гібриди допоможуть дослідникам вивчити, як розвивається і функціонує мозок не лише гризунів, а й інших тварин.
Оригінальне дослідження: Rat neurons repair mouse brains — and restore sense of smell
