Oamenii de știință au creat șoareci al căror creier este alcătuit, în proporție de aproximativ jumătate din volum, din țesut uman, într-un efort de a înțelege mai bine și de a dezvolta noi tratamente pentru afecțiuni precum schizofrenia, epilepsia, paralizia cerebrală, dizabilitatea intelectuală și formele rare de demență, relatează The Guardian.
Cercetătorii au transplantat celule cerebrale umane, cultivate în laborator, în șoareci modificați genetic astfel încât să se nască fără cortex cerebral sau hipocamp. În acest fel a fost creat spațiul necesar pentru ca țesutul uman să se dezvolte în interiorul craniului rozătoarelor.
Procedura le permite oamenilor de știință să preleveze celule de la pacienți cu afecțiuni neurologice, să le transforme în laborator în țesut cerebral și apoi să crească acest țesut în animale vii. Cercetătorii pot studia ulterior modul în care boala afectează țesutul cerebral uman și pot testa eficiența diferitelor medicamente.
„În comunitatea științifică depunem de mult timp eforturi uriașe pentru a găsi soluții terapeutice pentru aceste afecțiuni. Realitatea este însă că psihiatria și neurologia au rămas în urma tuturor celorlalte ramuri ale medicinei, iar noi dispunem de mai puține tratamente decât în oricare alt domeniu medical”, a declarat Sergiu Pașca, profesor de psihiatrie la Universitatea Stanford și coordonatorul studiului.
„Acest lucru s-ar putea explica prin complexitatea creierului uman, dar și prin faptul că acesta este inaccesibil cercetării directe. În mare măsură, obiectivul nostru a fost să facem anumite aspecte ale dezvoltării și funcționării creierului uman accesibile investigațiilor”, a adăugat el.
Temeri privind conștiința și capacitatea de a simți durerea
Studiul reprezintă cel mai recent progres din domeniul organoizilor neuronali. Este vorba despre celule cerebrale umane cultivate în laborator, care se organizează în structuri minuscule, dar complexe, capabile să reproducă anumite caracteristici ale creierului real.
Deși ar putea transforma radical medicina neurologică, organoizii au provocat numeroase controverse etice. Printre principalele preocupări se numără posibilitatea ca aceste aglomerări de țesut să dobândească o formă de conștiință sau să simtă durerea, precum și bunăstarea animalelor cărora le sunt implantate.
Pașca a precizat că proiectul a fost supus încă de la început unei evaluări etice extinse.
Experții avertizează însă că această supraveghere trebuie să continue. Emily Jackson, profesoară de drept la London School of Economics și coordonatoarea unui raport recent privind organoizii neuronali, realizat pentru Nuffield Council on Bioethics, a declarat că „bunăstarea animalelor reprezintă o preocupare foarte importantă și va fi necesară monitorizarea atentă a acestora, pentru a putea evalua efectele procedurii.”
Șoarecii au fost modificați genetic pentru a face loc țesutului uman
Într-un studiu anterior, echipa de la Stanford a transplantat neuroni umani în creierul unor șobolani. Țesutul s-a integrat și s-a conectat la circuitele cerebrale ale animalelor, însă nu a avut suficient spațiu pentru a se dezvolta prea mult.
Pentru a rezolva problema, cercetătorii au modificat genetic șoarecii astfel încât dezvoltarea unor regiuni esențiale ale creierului, cortexul cerebral și hipocampul, să fie oprită. În mod surprinzător, animalele au supraviețuit, deoarece celelalte zone ale creierului au preluat noi funcții. Deși par normale, acestea se deplasează cu mai multă precauție și au probleme de memorie.
În studiul publicat în revista Nature, Pașca explică faptul că șoarecilor le-au fost injectați organoizi cerebrali umani, creați prin reprogramarea unor celule de piele donate.
Șoarecii nou-născuți au primit mai multe injecții, fiecare conținând aproximativ 100.000 de celule cerebrale umane, în spațiul în care lipsea propriul țesut cerebral. În total, rozătoarelor le lipseau aproximativ 14 milioane de celule cerebrale proprii, iar în locul acestora s-au dezvoltat aproape patru milioane de celule umane. Acestea au ajuns să ocupe aproximativ jumătate din volumul creierului.
La trei luni după intervenție, țesutul uman se conectase la sistemul circulator al șoarecilor și umpluse aproape în întregime cavitatea, ocupând aproximativ jumătate din creierul rozătoarelor. Unii neuroni umani au format conexiuni cu celulele cerebrale și cu măduva spinării animalelor.
Neuronii umani nu erau organizați și conectați la fel ca în creierul unui om, iar țesutul cerebral era imatur, comparabil cu cel întâlnit la jumătatea unei sarcini umane.
Testele efectuate pe șoarecii „xenocorticali” au arătat că transplanturile nu le-au îmbunătățit capacitățile peste nivelul normal. Totuși, mersul instabil și problemele cognitive ale animalelor s-au ameliorat ușor.
Celulele umane, studiate după privarea de oxigen
Pentru a demonstra cum ar putea fi folosiți acești șoareci în cercetarea bolilor creierului uman, oamenii de știință au expus o parte dintre animale, timp de cinci ore, la un nivel scăzut de oxigen.
Experimentul a arătat cât de vulnerabile sunt celulele nervoase umane la privarea de oxigen, o problemă care, în timpul sarcinii sau al nașterii, poate provoca paralizie cerebrală.
Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că țesutul cerebral uman dezvoltat în șoareci conținea celule rare, cunoscute drept neuroni von Economo. Până în prezent, acestea fuseseră observate doar în cadrul examinărilor post-mortem.
Neuronii von Economo se numără printre primele celule care mor în cazul demenței frontotemporale, o formă rară a bolii, pe care Pașca speră să o studieze acum cu ajutorul șoarecilor xenocorticali.
Metoda rămâne controversată
Profesoara Madeline Lancaster, coordonatoarea unui grup de cercetare din cadrul Laboratorului de Biologie Moleculară al Consiliului pentru Cercetare Medicală din Cambridge, consideră că această metodă este potrivită în special pentru studierea bolilor și tratamentelor care necesită un organism complet.
„Îmi este mai puțin clar în ce măsură această abordare ne va ajuta să înțelegem dezvoltarea creierului uman, deoarece situația este una destul de artificială și nu seamănă deloc cu modul în care creierul se dezvoltă în mod natural”, a explicat ea.
Mulți cercetători care lucrează cu organoizi cerebrali îi cultivă in vitro, în recipiente de laborator. Oamenii de știință speră că această metodă va contribui la reducerea numărului de animale folosite în cercetare.
„Este, în mod evident, un domeniu sensibil din punct de vedere etic și trebuie să existe un motiv foarte bine întemeiat pentru realizarea acestui tip de experimente pe animale, de care majoritatea direcțiilor de cercetare nu au nevoie”, a adăugat Lancaster.
„Domeniul urmărește în continuare dezvoltarea unor soluții realizate integral in vitro, însă acest studiu ne poate ajuta să înțelegem și ce trebuie îmbunătățit la aceste modele pentru ca ele să ajungă la stadii mai avansate de maturizare.”
Editor : Ș.A.
About the Author
