Ученые пересадили мозг человека крысе — как это поможет в лечении смертельных болезней?

Ученые пересадили мозг человека крысе — как это поможет в лечении смертельных болезней? Ученые успешно пересадили ткани мозга человека в мозг крысы. Фото.

Ученые успешно пересадили ткани мозга человека в мозг крысы

Совсем недавно мы рассказывали о том, что ученые успешно пересадили органоиды коры головного мозга человека в мозг здоровых крысят и взрослых мышей. Органоид вырастал и соединялся с окружающей тканью, в результате чего даже мог выполнять определенные функции. На этот раз исследователи пошли еще дальше — они пересадили ткань человеческого мозга крысам, которые имели серьезные повреждения коры головного мозга. Цель этого исследования заключалось в том, чтобы выяснить, смогут ли ткани человеческого мозга восстановить работу мозга крыс. Таким образом ученые хотели понять, насколько данная технология может быть полезна на практике при лечении тех или иных мозговых заболеваний.

Как ученые создали мини-мозг человека

Как и в прошлый раз, команда Пенсильванского университета, которую возглавил доктор Хан-Чиао Исаак Чен, вырастила органоид мозга из стволовых клеток. Подробнее что такое органоид можно узнать здесь. В течение нескольких месяцев исследователи при помощи химических сигналов старались объединить отдельные стволовые клетки в трехмерные скопления, содержащие такие же клетки, как в коре мозга, которая включает в себя шесть отдельных слоев ткани.

Спустя 80 дней ученым удалось получить органоид, имеющий похожие слои. Но “похожие” — это еще не значит «такие же самые». Органоид имел не все виды клеток, которые есть в коре, а также имел некоторые другие серьезные отличия.

“Хотя скопления ткани во многих отношениях напоминают настоящую кору, они никоим образом не идеальны” — говорит доктор Хан-Чиао Исаак Чен.

Чтобы впоследствии легче было проводить исследование, стволовые клетки предварительно генетически модифицировали, в результате чего они стали экспрессировать зеленый флуоресцентный белок. В результате ученым удобнее было следить за развитием органоида, вживленного в мозг грызуну.

Как ученые создали мини-мозг человека. Ученые создали органоид мозга из стволовых клеток человека. Фото.

Ученые создали органоид мозга из стволовых клеток человека

Человеческий ограноид восстановил мозг крысы

Крысы, которые принимали участие в новом исследовании, получили серьезную травму вторичной зрительной коры. Задача органоида состояла в том, чтобы восстановить работу этого участка мозга, имеющего одно из ключевых значений для зрения.

Напомним, что после того, как свет попадает на сетчатку глаза, электрический импульс направляется к первичной зрительной коре, где анализируются основные характеристики изображения, захваченного глазом. Затем обработанные данные передаются во вторичную зрительную кору, которая окончательно обрабатывает полученные данные, в результате чего мы видим картинку.

Человеческий ограноид восстановил мозг крысы. Органоид успешно интегрировался в мозг грызуна. Фото.

Органоид успешно интегрировался в мозг грызуна

Чтобы пересадить органоиды в мозг крысам, исследователи удалили у них часть черепа, затем трансплантироали органоид в поврежденную часть мозга, и закрыли отверстие в черепе защитным колпачком. Чтобы предотвратить иммунное отторжение трансплантата, животным во время процедуры и после операции давали иммунодепрессанты, которые угнетали иммунную систему.

Как сообщает команда в своем исследовании, опубликованном в издании Cell Stem Cell. Спустя три месяца кровеносные сосуды мозга проникли в органоиды. При этом клетки органоидов “переплелись” физически с клетками мозга, отвечающими за обработку зрительной информации. При этом органоиды увеличились в размере и удлинились, чтобы соединиться с клетками мозга грызунов. Также органоиды успешно соединились с сетчаткой.

Какие болезни ученые смогут лечить при помощи органоидов

Итак, интеграция произошла на физическом уровне. Но как на счет функционирования имплантата? Чтобы выяснить это, грызунам показали визуальные стимулы — мигающие огни и черно-белые полосы на экране. В результате органоиды активизировались так же, как это должна была сделать неповрежденная зрительная кора.

Какие болезни ученые смогут лечить при помощи органоидов. При помощи орагноидов ученые смогут лечить болезнь Паркинсона и ряд других опасных заболеваний. Фото.

При помощи орагноидов ученые смогут лечить болезнь Паркинсона и ряд других опасных заболеваний

К сожалению, тесты на зрение и поведение крыс пока еще не проводились. Ученые занимаются этим в данный момент. Кроме того, они хотят выяснить, получился ли точно так же интегрировать органоиды в другие участки мозга.

Еще больше интересных материалов вы найдете на нашем ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛЕ. Подписывайтесь скорее, чтобы не пропустить самое интересное!

Если дальнейшие исследования пройдут тоже успешно, данную технологию впоследствии можно будет использовать для восстановления функций мозга после травм, операций или инсульта. Кроме того, органоиды могут устранить последствия нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона и пр. Но, прежде чем органоид будет вживлен в человеческий мозг, пройдет еще не много лет, так как необходимо будет провести ряд дополнительных исследований.

Прорыв в трансплантологии: ученые оживили клетки органов после смерти свиньи

Прорыв в трансплантологии: ученые оживили клетки органов после смерти свиньи

Ученые смогли оживить клетки свиньи после ее гибели

После смерти животного или человека, как мы знаем, клетки в его организме быстро перестают функционировать и распадаются. Это серьезная проблема трансплантологии, так как после гибели донора у медиков остается очень мало времени, чтобы произвести пересадку. Однако эту проблему может решить технология OrganEx. Она позволяет не только поддерживать жизнь клеток, но и восстанавливать их. В недавнем исследовании ученые зафиксировали, что клетки мозга, сердца и печени свиньи продолжали работать спустя шесть часов после того, как она погибла. Следует понимать, что речь идет не о восстановлении функции мозга, и не о возвращении животного к жизни, а лишь о поддержании клеточных функций. Технология подразумевает подключение тела к системе насосов и фильтров, которые обеспечивают прокачку через органы жидкостей, поддерживающих жизнь в клетках. По мнению ученых, OrganEx можно использовать не только в трансплантологии, но и для продления жизни людей в критических ситуациях.

Мозг умер, но его клетки продолжали работать

Первое исследование ученых о продлении жизни клеток методом прокачки через органы специальных жидкостей, было проведено еще в 2019 году. С подробностями можно ознакомиться в журнале Nature. Но тогда была использована упрощенная система, получившая название BrainEx.

Устройство перекачивало через кровеносные сосуды головного мозга свиньи синтетическую форму гемоглобина. Последний переносит к клеткам кислород. Кроме того, в составе жидкости было вещество, которое предотвращало возникновение тромбов, а также самоуничтожение клеток (апоптоза).

Прорыв в трансплантологии: ученые оживили клетки органов после смерти свиньи

Аппарат OrganEx обеспечивает перекачку жидкости по организму, которая поддерживает жизнь на клеточном уровне

Благодаря перекачки данной жидкости ученым удалось предотвратить отек мозга, который обычно возникает после смерти. Некоторые клеточные функции продолжали работать даже спустя четыре часа после обезглавливания свиньи. Разумеется, сам мозг при этом не производил никаких сигналов. Фактически он был мертв. Тем не менее, исследование показало, что можно искусственно поддерживать жизнь клеток и таким образом, теоретически, сохранять функциональность органов длительное время.

Органэкс подарит телу жизнь после смерти

В последней своей работе исследователи решили усовершенствовать технологию, а точнее расширить ее, чтобы она могла поддерживать жизнь клеток не в каком-то отдельном органе, а во всем теле свиньи. Для этого они создали систему OrganEx, которая напоминает аппарат искусственного кровообращения. Последний способен выполнять роль сердца и легких во время операций.

Исследователи перекачивали при помощи OrganEx кровь и модифицированную версию жидкости, способную сохранить жизнь клеток. На этот раз в ее состав входили 13 различных веществ. Они предотвращали воспаление, обеспечивали коррекцию электролитного дисбаланса и пр.

Для эксперимента авторы вызвали остановку сердца у свиньи, получившей предварительно анестезию, и спустя час подключили ее к системе OrganEx. Спустя шесть часов ученые зафиксировали процесс восстановления клеток в мозге, а также остальных жизненно важных органах. Они сохранили не только клеточные, но и метаболические функции. Сердце, к примеру, вообще могло сокращаться, о чем ученые сообщают в издании Nature.

Прорыв в трансплантологии: ученые оживили клетки органов после смерти свиньи

В состав жидкости для поддержания жизни клеток входит 13 различных соединений

Детальное исследование органов показало, что гены, отвечающие за клеточное восстановление, были активны в органах. Но, возможно, этих же результатов можно добиться путем перекачки по телу просто крови? Чтобы выяснить это, ученые подсоединили тела других свиней к аппарату, который перекачивал в их телах насыщенную кислородом свиную кровь.

Спустя шесть часов авторы обнаружили, что кровеносные сосуды таких свиней стали разрушаться, у них возникли признаки отека тканей и кровоизлияний. Это говорило о том, что технология OrganEx действительно эффективна, а значит старания ученых были не напрасны.

Как OrganEx сможет продлить людям жизнь

Исследование показало, что функциональность органов можно сохранить и даже восстановить. Поэтому ученые рассчитывают, что в будущем эта система позволит сохранять и восстанавливать донорские органы людей. Это значит, что органы станут более доступными для трансплантации. Напомним, что технология пересадки свиных органов людям, на которую возлагали большие надежды, по сей день не дала положительных результатов. Первый пациент, которому пересадили свиное сердце, спустя некоторое время умер.

Прорыв в трансплантологии: ученые оживили клетки органов после смерти свиньи

Органэкс поможет сохранять жизнь людям после инфарктов и инсультов

Но польза от технологии не ограничивается решением проблемы дефицита донорских органов. Теоретически OrganEx можно использовать для сохранения жизни людей после инсульта или инфаркта. Аппарат поможет справиться с ишемией, которая становится причиной летальных исходов.

Не забудьте подписаться на наш Пульс Mail.ru, где вы найдете больше увлекательных и интересных материалов.

Но, следует понимать, что до испытания Органэкс на людях еще очень далеко. Дело в том, что степень восстановления клеток при использовании данного аппарата, в разных органах разная. Поэтому ученым еще предстоит изучить в какой степени происходит восстановление в том или ином органе. Кроме того, сам раствор необходимо адаптировать для использования в организме человека. Поэтому впереди ученых ждет еще много работы. Однако в целом уже сейчас можно сказать, что технология весьма перспективная.

Ученые выяснили от чего умер человек со свиным сердцем

Ученые выяснили от чего умер человек со свиным сердцем

Дэвид Бэннет прожил два месяца после пересадки сердца от свиньи

Ранее мы рассказывали о том, что впервые человеку было успешно трансплантировано сердце свиньи. К сожалению, спустя несколько месяцев после операции Дэвид Беннетт в возрасте 57 лет умер. Причины медики не разглашали, однако известно, что смерть не связана с отторжением органа организмом. Дело в том, что сердце, которое было использовано для трансплантации, взято от специальной генетически модифицированной свиньи. Благодаря этой модификации иммунная система человека не отторгает орган. Также известно, что состояние Дэвида Беннетта начало стремительно ухудшаться за несколько дней до смерти. Возможно, медики сами долгое время не знали причину случившегося. Однако сейчас медики винят в этом свиной вирус. Но как он попал в тело человека?

Каких свиней используют для пересадки органов

Для трансплантации, а точнее ксенотрансплантации (пересадки органов от животного к человеку) была выведена особая порода свиней подразделением американской биотехнологической компанией Revivicor United Therapeutics Corp. Главная особенность этих животных состоит в том, что в их тканях отсутствует молекула, вызывающее мгновенное иммунное отторжение человеческим организмом.

Ученые выяснили от чего умер человек со свиным сердцем

Генетически модифицированные свиньи визуально не отличаются от обычных

Кроме того, известно, что геном обычных свиней содержит множество копий эндогенного ретровируса, способного создавать вирусные частицы. У генетически модифицированной породы этого вируса нет. Разумеется, животные, выращиваемые для пересадки органов, содержатся в стерильных условиях. У них регулярно берут кровь на анализ. Тем не менее, ученые считают, что причиной смерти Дэвида Беннетта стал именно свиной вирус.

Как свиной вирус мог убить человека

О том, что Дэвид Беннет мог быть заражен вирусом, сообщил доктор Бартли Гриффит, директор программы по трансплантации сердца в Медицинском центре Университета Мэриленда. По его словам, ДНК свиного цитомегаловируса была найдена у пациента еще до смерти.

“Мы начинаем понимать, по какой причине пациент ушел из жизни. Вирус мог все это запустить” — сказал Бартли Гриффит на вебинаре.

Как врачи могли допустить сердце с таким вирусом к трансплантации? На самом деле его несколько раз проверяли, однако тесты способны обнаружить лишь активные инфекции. О наличии латентных же инфекциях, которые «скрываются” в организме, узнать невозможно, о чем сообщает The New York Times. Его наличие в организме пациента удалось выявить только спустя 20 дней после операции.

Вначале ученые решили, что анализ неправильный, могла возникнуть лабораторная ошибка. Однако спустя 40 дней уровень вирусной ДНК резко повысился, при этом состояние Дэвида Бэннета сильно ухудшилось.

Ученые выяснили от чего умер человек со свиным сердцем

Свиной вирус может скрываться от тестов в спящем состоянии

Что такое цитомегаловирус

Цитомегаловирус считается исключительно свиным вирусом. Он не способен заражать клетки человека. Но как в таком случае он мог убить пациента? По словам медиков, вирус бесконтрольно размножался в сердце свиньи. В результате возникла воспалительная реакция.

Стало ли воспаление причиной смерти, сказать однозначно ученые пока не могут. Но, в любом случае, размножение вируса стало причиной того, что состояние пациента ухудшилось. То есть вирус мог стать если и не прямой причиной смерти, то косвенной.

Ученые выяснили от чего умер человек со свиным сердцем

По прежнему остается перспективным способом решения проблемы нехватки органов

Будет ли производиться ксенотрансплантация в будущем

Дэвид Бэннет был первым живым пациентом, которому пересадили органы животного. Ранее мы рассказывали о успешной пересадке свиных почек человеку, а также других подобных операциях. Однако они проводились у пациентов с диагностированной смертью мозга. При этом исследования длились сравнительно не долго.

Поэтому в случае с Дэвидом Бэннетом впервые после ксенотрансплантации органы животного так долго функционировали. В результате ученые выявили нюансы, о которых ранее не знали. Но это вовсе не значит, что на ксенотрансплантации следует поставить крест. Необходимо лишь предотвратить передачу таких вирусов при будущих операциях. Для этого потребуются более чувствительные скрининговые тесты.

ВНИМАНИЕ! Информация, которую вам нужно знать, находится здесь. На нашем Яндекс.Дзен канале вы найдете контент, который мы не публикуем на сайте.

К сожалению, жизнь одного человека из-за неудачной операции оборвалась. Однако, если медицина исправит все недочеты и научится успешно выполнять ксенотрансплантации, будут спасены жизни огромного количества пациентов, так как это позволит решить проблему с нехваткой органов.