Научници са Универзитета Станфорд објавили су да су гомилице људских ћелија, познате као органоиди, израсле у милионе нових неурона и спојиле се у нове живчане мреже повезане са системима глодара.
Минијатурне структуре налик људском мозгу, пресађене пацовима, могу се повезати с њиховим мозговима, слати сигнале и одзивати се на подражаје из околине које хватају бркови глодара, чак мењати њихово понашање, показало је ново истраживање објављено у часопису Nature. Наведени налази требало би да омогуће истраживање различитих неуродегенеративних и неуропсихијатријских поремећаја у људском мозгу. Научници са Универзитета Станфорд објавили су да су гомилице људских ћелија, познате као органоиди, израсле у милионе нових неурона и спојиле се у нове живчане мреже повезане са системима пацова.
Руководилац истраживања Сергиу Паска, неуронаучник са Станфорда, објаснио је да су он и колеге глодарима трансплантирали људске неуроне да би упознали биолошке појаве које се налазе у позадини аутизма, схизофреније и других развојних поремећаја. „Ако се стварно желимо позабавити биологијом ових стања, биће нам потребни сложенији модели људског мозга”, рекао је др Паска и додао: „Нову платформу, такође, можемо користити за тестирање нових лекова и генских терапија за неуропсихијатријске поремећаје.”
Паска и сарадници сматрају да се сложени поремећаји не могу истраживати у лабораторијским моделима мозгова in vitro. Наиме, потребни су цели органоиди мозгова усађени и повезани с мозговима и телима живих животиња ако се жели пратити утицај одређених неуролошких поремећаја и потенцијалних лекова на понашање животиња. С друге стране, неки научници упозоравају да повезивање мозгова људи и животиња и стварање људско-животињских химера (створења која имају делове животиња и људи) са собом носе одређена етичка питања.
Повезивање два мозга
Исти станфордски истраживачи раније су осмислили тродимензионалне органоиде који су, за разлику од обичних дводимензионалних култура живчаних ћелија, у петријевим посудама опстали годинама. Људске ћелије вратили су у стање плурипотентних матичних ћелија које имају моћ да се развијају у различите врсте ткива зависно од тога каквим их молекулима подражавате. Kоначно су створили органоиде мозга, кичмене мождине и мишића и повезали их тако да су функционисали на сличан начин као људско тело – од настанка подражаја у мозгу до стезања мишића.
Да би можданим органоидима људског порекла дали потребну стимулацију и подршку за развој, чланови тима узгојили су структуре из људских матичних ћелија и затим их убризгали у мозгове новорођених младунаца пацоца са идејом да ће људске ћелије расти заједно са ћелијама глодара. Аутори у сажетку своје студије истичу да органоидима развијеним у лабораторијским моделима (in vitro) без усађивања у живе животиње, недостаје повезаност која постоји у живим моделима (in vivo), што ограничава њихово сазревање и онемогућује интеграцију с другим круговима који контролишу понашање.
Наиме, у мозговима деце, раст неурона и начин на који развијају везе с другим неуронима делимично се темеље на подражајима који долазе из чула. Kада су људски органоиди били усађени у мозгове пацова, добијали су управо такве чулне подражаје. „Овде показујемо да кортикални органоиди изведени из људских матичних ћелија, трансплантирани у соматосензорни кортекс новорођених атимичних глодара, развијају зреле типове ћелија које се интегришу у сензорне и мотивацијске кругове… Доиста, трансплантирани кортикални неурони показују сложенија морфолошка, синаптичка и интринзична својства мембране него њихови in vitro двојници, што омогућује откривање дефеката у неуронима који потичу од појединаца с Тимотијевим синдромом”, истичу аутори.
Стимулисање мозгова
Тим је органоиде сместио у подручје мозга названо соматосензорни кортекс, који прима сигнале од бркова пацова и других чулних органа, а затим их прослеђује другим деловима мозга за интерпретацију сигнала. Људске мождане ћелије сазревају знатно спорије од ћелија глодара, па су зстраживачи морали чекати више од шест месеци да се органоиди у потпуности интегришу у мозгове пацова. Када су на крају тог раздобља магнетном резонанцом (MRI) испитали мозгове животиња, видели су да је интеграција била толико успешна да је, како је рекао Паска на конференцији за новинаре, била готово као додавање „још једног транзистора у (интегрисано) коло”.
У својем научном раду дотични истраживачи су описали како су генетски модификовали неуроне у усађеним деловима мозга тако да се активирају када их стимулише светло из оптичког кабла уграђеног у мозгове пацова. Тим је тренирао глодаре да лижу славине да би добили воду док је светло укључено. Након тренинга, када су осветлили хибридне мозгове, пацови су били подстакнути да лижу славине, што значи да су се људске ћелије довољно добро интегрисале да поспеше одговарајуће понашање животиња. Штавише, када су им истраживачи додиривали бркове, људске ћелије у сензорном кортексу мозга пацова активирале су одговарајући одговор у смислу оријентације у простору, што сугерише да су били у стању да приме сензорне информације.
Да би показали да њихов рад има потенцијала у проучавању можданих поремећаја код људи, Паска и колеге су, такође, створили мождане органоиде из матичних ћелија троје људи с генетском болешћу званом Тимотијев синдром, која може узроковати симптоме сличне онима који се виђају код аутизма. Сићушне структуре изгледале су исто као и сви други мождани органоиди узгaјени у посуди, но кад су их истраживачи пресадили у пацове, нису нарасле тако велике као друге и њихови неурони нису окидале на исти начин.
Шта ако глодари развију когницију и свест?
Прве људско-животињске химере створене су још деведесетих прошлог века. У протеклих десетак година то се подручје врло брзо развија. С једне стране, занимљиво је због истраживања људских болести и лекова која се не могу испитивати на људима, а с друге, због могућности да се у телима животиња узгајају људски органи потребни за трансплантацију. Примерице, студије у којима су људске мождане матичне ћелије пресађене у мозгове мајмуна омогућиле су да се 2018. покрену клиничка испитивања терапија за Паркинсонову болест.
Три године доцније кинески и амерички научници створили су химеричке ембрионе човека и мајмуна од којих су неки преживели, чак, 19 дана. Заговорници проучавања химера с људско-животињским мозговима сматрају да су таква истраживања неопходна и истичу да већ дају вредне резултате. На пример, користећи неуралне химере, научници су пронашли разлике у томе како се неурони развијају и понашају у Дауновом синдрому и Алцхајмеровој болести.
Негде су допуштена, али…
У многим земљама, укључујући САД и Велику Британију, истраживања у којима се људске мождане ћелије повезују с мозговима животиња законски су допуштена и могу бити државно финансирана уз одређене мере провере. Но, неки научници упозоравају да такве химере представљају етичку сиву зону, због могућности да замагле границу између људи и животиња или да код животиња створе перцепцију и когницију сличну људској или можда чак свест. Поједини истраживачи кажу да би химере требале користити само ако ниједан други ћелијски или животињски модел није прикладан.
Етичари се питају у којем тренутку збирка људских неурона у мозгу друге животиње утеловљује нешто што заслужује јединствен морални статус. Тим са Станфорда тумачи да органоиди нису у правом смислу речи мозгови већ минијатурне имитације које су далеко од буђења свести и сматра да за сада нема разлога за бригу у вези са етичким питањима. Сергиу Пасца, такође, истиче да трансплантације органоида његовог тима нису узроковале проблеме као што су напаји или поремећаји памћења код пацова и да се није чинило да значајно мењају понашање животиња.
Посебну пажњу етичара изазвао је један научни рад објављен у августу 2019. у часопису Cell Stem Cell. Алисон Муотри и сарадници су, наиме, створили органоиде људског мозга који су производили координиране таласе активности, налик онима који се виде код недоношчади. Таласи су трајали месецима пре него што је тим закључио експеримент.
Свесни мозак– шта је то?
Ова врста координисане електричне активности у целом мозгу једно је од својстава свесног мозга. Откриће тима навело је етичаре и научнике да покрену мноштво моралних и филозофских питања о томе треба ли органоидима допустити да досегну напредни ниво и могу ли „свесни” органоиди имати право на посебан третман и права која се не дају гомилама других ћелија.
Исте године тим са Универзитета Јејл, међу којима су и неки хрватски истраживачи попут Ненада Шестана, објавио је да је делимично вратио живот у мозгове свиња које су неколико сати раније убијене. Уклањањем мозгова из лобања и уливањем у њих хемијског коктела, оживели су ћелијске функције неурона и њихову способност преноса електричних сигнала.
Етичари и научници који се баве истраживањима која би могла резултирати стварањем свести све гласније траже да се дефинише и скуп смерница које би одређивале шта се смије, а шта је етички неприхватљиво. У јуну је америчка Национална академија науке, инжењерства и медицине започела је студију с циљем оцртавања потенцијалних правних и етичких питања повезаних с можданим органоидима и људско-животињским химерама. Но, ове иницијативе су разоткриле да неуронаучници још немају договорен начин за дефинисање и мерење свести. А без такве дефиниције биће немогуће зауставити експерименте пре него што пређу границу.
(Индекс)
