異種胚盤胞補完（IBC）（つまり、胚盤胞段階の胚に他の種の幹細胞をマイクロインジェクションして補完すること）により、マウスの体内で構造的にも機能的にも無傷のラット前脳組織を生成することに成功しました。関連研究では、ラットとマウスのシナプス活動がサポートされ、2つの異なる種から構築された合成神経回路が無傷の脳で機能できることも判明しました。
胚盤胞補完、すなわち胚盤胞段階の胚に幹細胞をマイクロインジェクションすることで遺伝的に欠損した臓器を補完する手法は、1993 年に初めて報告されました。この手法では、胚盤胞段階の胚にマウス胚性幹細胞 (mESC) をマイクロインジェクションすることで、欠損のあるマウスの T リンパ球と B リンパ球を補完しました。
他の種の幹細胞を胚盤胞期の胚にマイクロインジェクションして補完することで、 種間キメラ 2010年にPDX1欠損マウスにラットの膵臓を移植することに成功しました。この成果は、 種間胚盤胞補完（IBC）。
2010 年以来、種間胚盤胞補完 (IBC) は大きな進歩を遂げてきました (移植のためのヒト器官形成の可能性を意味するヒト遺伝子の補完を含む)。
しかし、最近いくつかの成功があったにもかかわらず、これまで IBC で脳組織を生成することはできなかった。研究者らは現在、IBC によってマウスの体内でラットの前脳組織を生成したと報告している。
研究チームは、C-CRISPR ベースの IBC 戦略の開発に成功しました。これにより、候補遺伝子の迅速なスクリーニングが可能になり、Hesx1 欠損が IBC を介してマウスでラット前脳組織の生成をサポートすることが確認されました。成体マウスのラット前脳組織は、構造的にも機能的にも無傷でした。マウス宿主と同じペースで発達し、ラットのようなトランスクリプトーム プロファイルを維持しました。ただし、発達が進むにつれてラット細胞のキメリズム率は徐々に低下し、これは出生前中期から後期の発達中に異種間障壁が存在することを示唆しています。
同時に発表された別の関連研究では、研究者らは胚盤胞補完法を応用して、異種間の神経回路を選択的に構築・試験し、2つの種から構築された神経回路が無傷の脳で機能するかどうかを確認した。
マウスの胚盤胞に注入されたラットの多能性幹細胞は、マウスの脳全体に成長し、存続しました。大脳皮質と海馬のラットのニューロンはマウスのニッチで再プログラムされ、ラットとマウスのシナプス活動をサポートしました。マウスの嗅覚ニューロンが沈黙すると、ラットのニューロンは匂い処理回路への情報の流れを回復しました。食物を探すという原始的な行動も回復しました。このように、マウスは別の種のニューロンを使用して世界を感知することができました。
この研究は、神経胚盤胞補完が脳の発達、可塑性、修復の保存されたメカニズムを特定するための強力なツールであることを確立しました。
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参照：
- Huang, J. et al. 2024. マウスにおけるラット前脳組織の生成。Cell. Volume 187, Issue 9, p2129-2142.E17。25年2024月XNUMX日。DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.03.017
- Throesch, BT et al. 2024. 187種のニューロンから構築された機能的感覚回路。Cell. Volume 9, Issue 2143, p2157-15.E25。2024年XNUMX月XNUMX日。DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.03.042
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