Мышам пересадили нейроны с синдромом Дауна

Когда мы говорим о нейронах с синдромом Дауна, мы допускаем неточность – всё-таки синдром относится к человеческому мозгу в целом, а не к отдельным нервным клеткам (не говоря уже о том, что синдром накладывает отпечаток на общее развитие). Однако мозг состоит из клеток, и те когнитивные аномалии, которые связаны с лишней двадцать первой хромосомой – а синдром Дауна как раз начинается с лишней двадцать первой хромосомы, – проявляются в первую очередь как раз на уровне нейронов и их связей друг с другом.

Нейроны коры мышиного мозга. (Фото: ZEISS Microscopy / Flickr.com)

Однако наблюдать за отдельными нейронами довольно непросто. Обычно когда нейробиологи хотят заглянуть в живой человеческий мозг, они используют магнитно-резонансную томографию, электроэнцефалографию или что-то в таком роде. Но подобные методы помогают нам понять, как ведут себя большие мозговые участки, а не отдельные клетки. Ещё бывает, что больным эпилепсией в мозг в медицинских целях вводят электроды, и так наблюдают за активностью нервных клеток. Но и такой способ не всегда удобен.

За отдельными нейронами можно наблюдать с помощью особых разновидностей микроскопии, однако подобные методы можно применять только на животных. А что, если человеческие нейроны привить, например, к мышиному мозгу и уже в мышином мозге посмотреть, как они там себя ведут? Именно так поступили исследователи из Имперского колледжа Лондона и Кембриджа.

Нейроны для пересадки они брали не прямо из мозга, а получали их из клеток кожи. Это уже довольно обычная техника, когда у человека берут эпителиальные клетки, затем перепрограммируют их так, чтобы они превратились в стволовые клетки, которые затем можно направить по любому пути развития. Таким стволовым клеткам (или, точнее, индуцированным стволовым клеткам) в питательную среду добавляют молекулярные сигналы, которые запускают программу развития нейрона, или мышечной клетки, или какую-нибудь ещё.

Клетки кожи в эксперименте брали у здоровых людей и у больных синдромом Дауна. Очевидно, что у больных во всех клетках тела один и тот же хромосомный дефект, который останется и после превращения клеток в стволовые, и после превращения стволовых в нейроны. Такие нейроны числом несколько тысяч пересаживали в мозг взрослым мышам, и здесь они организовывались в довольно большую трехмерную структуру размером примерно 100 мм³ с вспомогательными глиальными клетками, которые следят за самочувствием нейронов, и с проросшими кровеносными сосудами.

За четыре месяца между человеческими нервными клетками появилась динамическая система межнейронных контактов-синапсов, которые то образовывались, то исчезали – так, как это обычно и происходит. Нейроны обменивались сигналами, и их активность, как говорится в статье в Science, вполне соответствовала тому, что можно увидеть в развивающемся мозге.

Однако, как мы помним, мышам пересаживали здоровые нейроны и нейроны от людей с синдромом Дауна, и между теми и другими при ближайшем рассмотрении обнаружились отличия: между нейронами от больных с синдромом Дауна было больше контактов, и сами контакты были прочнее, но работали они менее скоординированно.

Разумеется, не стоит сводить когнитивные проблемы, возникающие при синдроме, только к рассогласованности нейронов, да и не стоит забывать, что за ними наблюдали не в человеческом мозге, а в мышином. Тем не менее, рассматривая пересаженные нейроны вблизи, мы лучше поймём, что с ними происходит, и можно ли подействовать на них так, чтобы улучшить работу мозга в целом – и не только при синдроме Дауна, но и при других психоневрологических болезнях.

Два года назад мы писали о том, что нейроны при пересадке успешно встраиваются в нейронные цепи и могут даже улучшить некоторые функции мозга – правда, в той работе речь шла только о мышах и мышиных нейронах.

Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш Telegram-канал.