У новој студији на Универзитету Станфорд одгајили су људско кортикално ткиво у глодарима којима је веома рано генетски спречен развој властитог церебралног кортекса. За три месеца људско ткиво се проширило и заузело више од 90 посто кортикалне запремине животиње. Притом је развило крвне судобе, повезало се са остатком нервног система, почело да преноси електричне надражаје, чак послало нервне продужетке све до кичмене мождине.
Огледи на људском мозгу док га особа користи нису могући, што научницима знатно отежава истраживање. Због тога су многа збивања кључна за његов рад и узроци неуролошких поремећаја и даље великим делом непознаница, пише Science Alert. Истраживачи годинама смишљају алтернативне приступе, од ћелијских култура до минијатурних тродимензионалних склопова названих органоиди. И најнапреднији органоиди, међутим, имају озбиљан недостатак: не функционишу у живом организму којим би мозак могао управљати. Неуронаучници са Универзитета Станфорд представили су решење за то. У новој студији су одгајили људско кортикално ткиво у мишевима којима је веома рано генетски спречен развој властитог церебралног кортекса. За три месеца људско ткиво се проширило и заузело више од 90 посто кортикалне запремине животиње. Притом је развило крвне жиле, повезало се с остатком нервног система, почело да преноси електричне надражаје, чак послало нервне продужетке све до кичмене мождине.
„Важно је нагласити да су то и даље мишеви”, изјавио је неуронаучник Серхиу Паска са Универзитета Станфорд. „Имају нервну мрежу миша, чулла миша и субкортикалне ссклопове миша. Али већина кортикалног ткива је људског порекла, људски неурони расту, обједињују се и успостављају везе са остатком мишјег нервног система.” Мождани органоиди су последњих година постали савршенији и омогућују гајење ткива с различитим типовима ћелија. Но, лабораторијски услови имају ограничења јер издвојени органоид нема доток крви, не прима чулне подражаје и не управља мишићима. Поменути истраживачи управо годинама настоје да то превладају. У студији из 2022. пресадили су људске кортикалне органоиде у новорођене пацове. Људски неурони су сазрели и интегрисали се у мозак животиња, чак су реаговали на надражаје с бркова.
Међутим, искрсла је тешкоћа јер се људски неурони развијају знатно спорије од неурона глодара и надмећу се за исти простор. Да би уклонили конкуренцију, истраживачи су генетски изменили мишеве тако да им се већи део церебралног кортекса и хипокампуса не развије. Такве животиње, назване апалијални мишеви, служиле су као примаоци људских кортикалних органоида, чиме су створени ксенокортикални мишеви. Трансплантати су расли заједно с мишевима и испунили празан кортикални простор. Новонастало ткиво није било савршена реплика људског кортекса; после шест месеци било је на развојном нивоу који одговара људском кортексу на средини трудноће, без слојевите структуре зрелог мозга. Упркос томе, почело је да ствара нерве које је досад било тешко добити у другим моделима.
Међу њима су и неурони L5-ЕТ, који имају дуге пројекције и повезују кортекс са удаљеним деловима нервног система. У тој геупи су пронађене и ћелије сличне фон економо неуронима (VEN), названим по неурологу Kонстантину фон Економoу, који су издуженог облика и специфични за одређене области људског мозга. Њих је изузетно тешко умножити у лабораторији, а у претходној студији с пацовима нису ни уочени. Питање је шта у мозгу миша подстиче њихов развој. „То још не знамо, мислим да је то једно од најзанимљивијих питања која је ова студија отворила”, признаје Паска. „Могуће је да приступ људских кортикалних неурона удаљеним циљевима у нервном систему осигурава сигнале које је тешко поновити у лабораторијској посуди. Друга је могућност да у живом организму постоје чиниоци који недостају органоидима, попут фактора раста, сигнала повезаних с неуронском активношћу, васкуларизације или интеракција са околним ћелијама.”
Осим анализе самог ткива, истраживаче је занимало како трансплантат утиче на понашање мишева. Спровели су тест радне меморије у лавиринту у облику слова Y на три групе: контролној здравих мишева, апалијалним мишевима без трансплантата и ксенокортикалним мишевима с људским ткивом. Здрави и ксенокортикални су постигли резултате боље од случајности, што указује на функционалну радну меморију. Апалијални, без кортекса и хипокампуса, нису показали такву способност. „То је иазован резултат, поготово зато што апалијални мишеви нису били успешни”, протумачио је Паска. „Ипак, морамо бити опрезни и не смемо закључити само на темељу тога да су људски неурони непосредно одговорни за то понашање.” Питање директне узрочности остаје предмет будућих истраживања. Примарни циљ овог није био проверити могу ли људске ћелије побољшати способности мишева, већ створити модел за проучавање болести мозга. Потенцијалне примене су значајне.
„Један до очигледних смерова јесте фронтотемпорална деменција. Будући да сада можемо створити неуроне налик фон економовом, можемо одгајити кортикалне органоиде од пацијената, истражити показују ли ти ретки неурони селективну рањивост и тестирати могу ли их одређене интервенције заштитити”, истакао је Паска. Додао је да се код епилепсије може испитати узрокују ли неурони повезани с болешћу абнормалну активност, док се код аутизма и других неуроразвојних поремећаја могу пратити последице промена у људским кортикалним областима на понашање животиња.
Интеграција људског нервног ткива у животињи у оволиком опсегу неизбежно покреће сложена етичка питања. Стога су на Станфорду укључили биоетичаре од самог почетка. Према речима Серхиа Паске, једно од кључних питања односи се на добробит животиња и оправданост њиховог коришћења. „Друго важно питање јесте може ли уградња све сложенијег људског нервног ткива у неуронску мрежу животиње довести до неочекиваних својстава која би захтевала додатно етичко разматрање”. Животиње су, иначе, пажљиво праћене у току целог истраживања. Истовремено, дотични научник упозорава на етичку цену одустајања од развоја бољих модела за неуролошке и психијатријске болести: „Неуролошки и психијатријски поремећаји погађају готово сваку пету особу, а за многа од тих стања још не разумемо биологију довољно добро да бисмо смислили делотворне третмане. Многи од тих поремећаја укључују специфично људска нервна подручја која се не могу одговарајуће опонашати на животињама или у издвојеним ћелијама”. Налази су објављени у часопису Naturе.
(Илустрација: мозгови контролног миша (лево), миша којем недостаје већи део мождане коре (у средини) и миша с пресађеним људским кортикалним ткивом (десно); S. Pașca lab/Stanford University)
(Индекс)
