Трансплантация церебральных органоидов восстанавливает поврежденную кору ГМ и нарушенную функцию после инсульта

В новом исследовании специалисты культивировали церебральные органоиды человека, полученные из плюрипотентных стволовых клеток, и трансплантировали их в место соединения ядра инфаркта и периинфарктной зоны мышей NOD-SCID, перенесших инсульт. Несколько месяцев спустя они обнаружили, что пересаженные органоиды хорошо сохранились в пораженном инфарктом ядре, дифференцировались в целевые нейроны, восстановили пораженную инфарктом ткань, отправили аксоны к отдаленным мишеням мозга и интегрировались в нервную цепь хозяин, тем самым устранив сенсомоторные дефекты поведения мышей, перенесших инсульт.

Трансплантация отдельных диссоциированных клеток из органоидов не привела к восстановлению пораженной инфарктом ткани. Новое исследование предлагает стратегию восстановления пораженной инфарктом ткани с помощью трансплантации органоидов, тем самым обращая вспять инвалидность, вызванную инсультом.

Недавно ученым удалось добиться прогресса в создании трехмерных органоидов человеческого мозга из стволовых клеток, используя плюрипотентные стволовые клетки человек в сочетании с биоматериалами и геномными методами. Были опубликованы различные протоколы получения органоидов человеческого мозга, основной целью которых является изучение раннего развития нервной системы и патогенеза нейропсихиатрических расстройств. Также были разработаны методы пересадки органоидов человеческого мозга в мозг взрослой мыши, и органоидные трансплантаты показали дифференцировку нейронов, проекцию аксонов и интеграцию в нейронные цепи хозяина в мозге нормальных мышей и новорожденных крыс с атимией, что представляет собой важный научный прогресс в области интеграции органоидов мозга в нейронные цепи мозга хозяина.

Однако по-прежнему не хватало убедительных доказательств того, может ли трансплантация органоидов головного мозга человека после инсульта восстановить поврежденную ткань, тем самым обратив вспять инвалидизацию, вызванную инсультом. Ученые культивировали церебральные органоиды человека in vitro посредством направленной дифференцировки hPSCs и трансплантировали их в место соединения ядра инфаркта и периинфарктной зоны мышей, не страдающих ожирением, с тяжелым комбинированным иммунодефицитом, перенесших фототромботический инсульт.

Они обнаружили, что церебральные органоиды хорошо сохранились в пораженном инфарктом ядре, дифференцировались в целевые нейроны, направляли аксоны к отдаленным мишеням мозга, включая мозолистую, кортикостриатальную, кортикоталамическую и кортикоспинальную проекции, и интегрировались в нейронную цепь хозяина. Что еще более важно, трансплантация церебральных органоидов человека восстановила структуру пораженной инфарктом ткани и существенно устранила сенсомоторные дефекты поведения у мышей, перенесших инсульт.

В отличие от трансплантации органоидов, в пораженном инфарктом ядре после трансплантации отдельных диссоциированных клеток из органоидов выжило немного клеток, что позволяет предположить, что органоиды, но не диссоциированные органоидные клетки, с большей вероятностью выживут в пораженном инфарктом ядре.

В нескольких недавних исследованиях были пересажены кортикальные нейронные предшественники, полученные из hiPSCs и мышиных iPSCs, в область, близкую к сердцевине инфаркта, чтобы выяснить, улучшает ли лечение двигательный дефицит, вызванный инсультом, у взрослых крыс. Оказалось, что большинство имплантатов расположено в периинфарктной зоне, и только редкие клетки существовали в сердцевине инфаркта.

Разница в судьбе органоидов и трансплантации отдельных клеток может быть обусловлена тем, что органоиды обладают высокой самоорганизующейся структурой, различными типами клеток, микроокружением и способностью к самообновлению, так что они могут получать большую взаимную поддержку от клетки к клетке при сопротивлении неблагоприятной среде в зоне инфаркта. Об этом рассказало издание Regenerative Medicine.