Людські нейрони, пересаджені в мишачий мозок, відчули себе в ньому майже як вдома.
Коли ми говоримо про нейрони з синдромом Дауна, ми допускаємо неточність - все-таки синдром відноситься до людського мозку в цілому, а не до окремих нервових клітин (не кажучи вже про те, що синдром накладає відбиток на загальний розвиток). Однак мозок складається з клітин, і ті когнітивні аномалії, які пов'язані з зайвою двадцять першою хромосомою - а синдром Дауна якраз починається з зайвою двадцять першої хромосоми, - проявляються в першу чергу якраз на рівні нейронів і їх зв'язків один з одним.
Однак спостерігати за окремими нейронами досить непросто. Зазвичай коли нейробіологи хочуть заглянути в живий людський мозок, вони використовують магнітно-резонансну томографію, електроенцефалографію або щось в такому роді. Але подібні методи допомагають нам зрозуміти, як поводяться великі мозкові ділянки, а не окремі клітини. Ще буває, що хворим епілепсією в мозок в медичних цілях вводять електроди, і так спостерігають за активністю нервових клітин. Але і такий спосіб не завжди зручний.
За окремими нейронами можна спостерігати за допомогою особливих різновидів мікроскопії, однак подібні методи можна застосовувати тільки на тваринах. А що, якщо людські нейрони прищепити, наприклад, до мишиного мозку і вже в мишиному мозку подивитися, як вони там поводяться? Саме так вчинили дослідники з Імперського коледжу Лондона і Кембриджа.
Нейрони для пересадки вони брали не прямо з мозку, а отримували їх з клітин шкіри. Це вже досить звичайна техніка, коли у людини беруть епітеліальні клітини, потім перепрограмують їх так, щоб вони перетворилися на стовбурові клітини, які потім можна направити по будь-якому шляху розвитку. Таким стовбуровим клітинам (або, точніше, індукованим стовбуровим клітинам) у поживне середовище додають молекулярні сигнали, які запускають програму розвитку нейрона, або м'язової клітини, або яку-небудь ще.
Клітини шкіри в експерименті брали у здорових людей і у хворих на синдром Дауна. Очевидно, що у хворих у всіх клітинах тіла один і той же хромосомний дефект, який залишиться і після перетворення клітин на стовбурові, і після перетворення стовбурових на нейрони. Такі нейрони числом кілька тисяч пересаджували в мозок дорослим мишам, і тут вони організовувалися в досить велику тривимірну структуру розміром приблизно 100 мм3 з допоміжними гліальними клітинами, які стежать за самопочуттям нейронів, і з пророслими кровоносними судинами.
За чотири місяці між людськими нервовими клітинами з'явилася динамічна система міжнейронних контактів-синапсів, які то утворювалися, то зникали - так, як це зазвичай і відбувається. Нейрони обмінювалися сигналами, і їх активність, як говориться в статті в Science, цілком відповідала тому, що можна побачити в мозку, що розвивається.
Однак, як ми пам'ятаємо, мишам пересаджували здорові нейрони і нейрони від людей з синдромом Дауна, і між тими та іншими при найближчому розгляді виявилися відмінності: між нейронами від хворих з синдромом Дауна було більше контактів, і самі контакти були міцнішими, але працювали вони менш скоординовано.
Зрозуміло, не варто зводити когнітивні проблеми, що виникають при синдромі, тільки до неузгодженості нейронів, та й не варто забувати, що за ними спостерігали не в людському мозку, а в мишиному. Проте, розглядаючи пересаджені нейрони поблизу, ми краще зрозуміємо, що з ними відбувається, і чи можна подіяти на них так, щоб поліпшити роботу мозку в цілому - і не тільки при синдромі Дауна, але і при інших психоневрологічних хворобах.
Два роки тому ми писали про те, що нейрони при пересадці успішно вбудовуються в нейронні ланцюги і можуть навіть поліпшити деякі функції мозку - правда, в тій роботі мова йшла тільки про мишей і мишачих нейронах.