Międzygatunkowa komplementacja blastocyst (IBC) (tj. komplementacja poprzez mikroiniekcję komórek macierzystych innych gatunków do zarodków w stadium blastocysty) z powodzeniem wygenerowała u myszy tkankę przodomózgowia szczura, która była strukturalnie i funkcjonalnie nienaruszona. W powiązanym badaniu odkryto również, że aktywność synaptyczna szczura i myszy była wspierana, a syntetyczne obwody nerwowe zbudowane z dwóch różnych gatunków mogły funkcjonować w nienaruszonym mózgu.
Komplementację blastocysty, tj. uzupełnianie narządów z niedoborem genetycznym poprzez mikroiniekcję komórek macierzystych do zarodków w stadium blastocysty, po raz pierwszy opisano w 1993 r. Obejmowało to uzupełnianie limfocytów T i B u myszy z niedoborem poprzez mikroiniekcję nienaruszonych embrionalnych komórek macierzystych myszy (mESC) do blastocysty. -stadium zarodkowe.
Uzupełnienie poprzez mikroiniekcję komórek macierzystych innych gatunków do zarodków w stadium blastocysty, generując chimery międzygatunkowe, zakończyło się sukcesem w 2010 roku, kiedy myszy pozbawione PDX1 uzupełniono trzustką szczura. To osiągnięcie położyło podwaliny pod biologiczną technikę uzupełniania międzygatunkowego blastocyst (IBC).
Od 2010 r. metoda międzygatunkowej komplementacji blastocyst (IBC) przeszła długą drogę (w tym komplementacja z ludzkimi genami, co oznacza potencjał organogenezy człowieka do przeszczepu).
Jednakże do chwili obecnej nie udało się uzyskać tkanki mózgowej za pomocą IBC, pomimo kilku niedawnych sukcesów. Naukowcy donoszą obecnie o wytwarzaniu tkanki przodomózgowia szczura u myszy poprzez IBC.
Zespół badawczy z powodzeniem opracował strategię IBC opartą na C-CRISPR. Pomogło to w szybkim badaniu przesiewowym genów-kandydatów i wykazało, że niedobór Hesx1 sprzyja wytwarzaniu tkanki przodomózgowia szczura u myszy za pośrednictwem IBC. Tkanki przodomózgowia szczurów u dorosłych myszy były strukturalnie i funkcjonalnie nienaruszone. Rozwijały się w tym samym tempie co gospodarz mysi i utrzymywały profile transkryptomów podobne do szczurów. Jednakże stopień chimeryzmu komórek szczurów stopniowo malał wraz z postępem rozwoju, co sugeruje obecność barier ksenogenicznych w okresie od połowy do późnego rozwoju prenatalnego.
W innym powiązanym badaniu, opublikowanym jednocześnie, badacze zastosowali komplementację blastocyst do selektywnego budowania i testowania międzygatunkowych obwodów nerwowych, aby sprawdzić, czy obwody nerwowe zbudowane z dwóch gatunków mogą funkcjonować w nienaruszonym mózgu.
Pluripotencjalne komórki macierzyste szczura wstrzyknięte do blastocyst myszy rozwinęły się i przetrwały w mózgu myszy. Neurony szczurów w korze mózgowej i hipokampie zostały przeprogramowane w niszy myszy i wspierały aktywność synaptyczną szczur-mysz. Kiedy neurony węchowe myszy zostały wyciszone, neurony szczurów przywróciły przepływ informacji do obwodów przetwarzania zapachów. Uratowano także pierwotne zachowanie polegające na poszukiwaniu pożywienia. W ten sposób mysz mogła wyczuwać świat za pomocą neuronów innego gatunku.
Badanie to ustanawia komplementację blastocysty nerwowej jako potężne narzędzie do identyfikacji konserwatywnych mechanizmów rozwoju, plastyczności i naprawy mózgu.
***
Referencje:
- Huang, J. i in. 2024. Wytwarzanie tkanek przodomózgowia szczura u myszy. Komórka. Tom 187, wydanie 9, s. 2129-2142.E17. 25 kwietnia 2024 r. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.03.017
- Throesch, BT i in. 2024. Funkcjonalne obwody czuciowe zbudowane z neuronów dwóch gatunków. Komórka. Tom 187, wydanie 9, s. 2143-2157.E15. 25 kwietnia 2024 r. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.03.042
***
 (i.e., complementation by microinjecting stem cells of other species into blastocyst-stage embryos) successfully generated rat forebrain tissue in mice which was structurally and functionally intact. In a related study, it was also found that the rat-mouse synaptic activity was supported and the synthetic neural circuits built from two different species could function in an intact brain. ){kind=link}