新研讨标明,在小鼠胚胎中参加大鼠干细胞可发生混合大脑,当小鼠的嗅觉被移除时,大鼠细胞会介入康复其功用。这是初次运用一种动物的细胞来抢救另一种动物的感官,代表着再生医学向前迈进了一步。
大鼠(赤色)和小鼠(绿色)神经元的混合体在混合大脑中构成了环形气味处理中心
什么是混合大脑?听起来像是科幻电影情节中的东西--或者是史蒂夫-马丁主演的80年代乖僻喜剧--但它其实便是两个物种细胞的结合,发育成一个完好的功用性大脑。因而,杂交脑经过创立组成神经回路来康复受损或退化大脑的功用,关于推进再生神经科学的开展十分重要。
在哥伦比亚大学欧文医学中心研讨人员领导的一项新研讨中,大鼠干细胞在发育初期就被引进到小鼠细胞中,由此发生了运用整合的大鼠细胞嗅觉的小鼠大脑。
哥伦比亚大学瓦格罗斯内外科医学院遗传学和发育学教授、该研讨的一起通讯作者克里斯汀-鲍德温(Kristin Baldwin)说:咱们具有美丽的培育皿细胞模型和称为器官安排的三维培育物,它们都有各自的长处。但它们都无法让你确认细胞是否真实发挥了顶配水平的功用。这项研讨开端向咱们展现,咱们怎么扩展大脑的灵活性,使其可以包容来自人机界面或移植干细胞的其他类型的输入。
研讨人员将大鼠胚胎干细胞植入小鼠胚泡(受精卵割裂而成的细胞团),然后将胚泡移植到小鼠妈妈的子宫内发育。虽然在进化过程中存在必定的差异(大鼠大脑发育较慢,体积较大),但研讨人员观察到,大鼠细胞与小鼠神经元同步成长。在老练的大鼠-小鼠或嵌合体中,大鼠细胞整组成整个小鼠大脑的神经回路,并与小鼠神经元构成活泼的衔接。
鲍德温说:几乎在整个小鼠大脑中都能看到大鼠细胞,这让咱们适当惊奇。它告知咱们,刺进的妨碍很少,这标明许多种小鼠神经元都可以被相似的大鼠神经元代替。
接下来是测验大鼠细胞的功用才能,以及它们是否能代替受损的小鼠神经元。研讨人员开发了小鼠模型,这些小鼠的嗅觉神经元(OSNs)在基因上有缺点或被融化,即被损坏,而嗅觉神经元是检测和传递气味信息的神经元。他们发现,大鼠细胞拯救了小鼠大脑。
鲍德温说:咱们在每个小鼠笼子里都藏了一块饼干,成果十分惊奇地发现,它们能经过大鼠神经元找到饼干。
但是,与OSN被损坏的小鼠比较,OSN被基因缄默沉静(即神经元存在,仅仅不作业)的小鼠找到饼干的成功率较低。
这标明,添加代替神经元并非即插即用。假如想取得功用性代替神经元,在大多数状况下要清空搁置在那里的功用妨碍神经元,这可能是某些神经退行性疾病的状况,也可能是自闭症和精神割裂症等神经发育妨碍的状况。研讨人员在研讨中遇到的一个问题是,大鼠细胞随机散布在不同的小鼠体内,这阻止了他们将研讨扩展到其他神经系统。现在,他们正试图找到驱动刺进细胞发育成特定细胞类型的办法,这可能会供给更高的精确度。扫清这一妨碍将为发明具有灵长类神经元的混合大脑铺平道路,这将让咱们更挨近了解人类疾病。
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