Novi način proučavanja autizma i šizofrenije, naučnici uzgajaju ljudski "mini mozak" kod beba pacova

U pokušaju da rasvetle neurološke poremećaje poput autizma i šizofrenije, naučnici su transplantirali ljudske moždane ćelije u mozak beba pacova, kao deo napora da se bolje prouči razvoj ljudskog mozga i bolesti koje utiču na ovaj najsloženiji organ, koji je dugo bio obavijen velom misterije.

Implantirane ljudske moždane ćelije su rasle i formirale veze sa moždanim tkivom pacova, integrišući se tako dobro da su mogli da osete pokrete brkova i upravljaju ponašanjem životinja, piše Euronews.

"Mnogi poremećaji kao što su autizam i šizofrenija su verovatno jedinstveni ljudski, ali ljudski mozak svakako nije bio veoma dostupan“, rekao je dr Serđiu Paska, stariji autor studije objavljene u sredu u časopisu Nature.

Pristupi koji ne uključuju vađenje tkiva iz ljudskog mozga su "obećavajući putevi u pokušaju da se uhvati u koštac sa ovim uslovima“.

Istraživanje se zasniva na prethodnom radu tima na stvaranju moždanih "organoida", sićušnih struktura koje liče na ljudske organe koji su takođe napravljeni da predstavljaju druge organe poput jetre, bubrega, prostate ili njihovih ključnih delova.

Da bi napravili organoide mozga, naučnici sa Univerziteta Stanford su transformisali ćelije ljudske kože u matične ćelije, a zatim ih transformisali da postanu nekoliko tipova moždanih ćelija.

profimedia

Te ćelije su se zatim umnožile da bi formirale organoide koji podsećaju na moždanu koru, najudaljeniji sloj ljudskog mozga, koji igra ključnu ulogu u procesima kao što su pamćenje, razmišljanje, učenje, rasuđivanje i emocije.

Naučnici su transplantirali te organoide u mladunčad pacova stara dva do tri dana, u fazi kada se moždane veze još formiraju.

Organoidi su rasli tako da su na kraju zauzeli trećinu hemisfere mozga pacova gde su implantirani. Neuroni iz organoida formirali su radne veze sa krugovima u mozgu.

Ljudski neuroni su ranije presađivani glodarima, ali generalno kod odraslih životinja, obično miševa.

Paska, profesor psihijatrije na Medicinskom fakultetu u Stanfordu, rekao je da je ovo prvi put da su ovi organoidi smešteni u rane mozgove pacova, stvarajući "najnaprednije kolo ljudskog mozga ikada napravljeno od ćelija ljudske kože i demonstraciju da implantirani ljudski neuroni mogu da utiču na ponašanje životinje".

Neuroni iz organoida "podesili su rad" u mozgovima pacova, kažu istraživači, formirajući radne veze sa autohtonim krugovima.

Na primer, kada su istraživači stimulisali brkove pacova udisajima vazduha, otkrili su da se ljudski neuroni u mozgu pacova aktiviraju kao odgovor, što sugeriše da su ćelije u stanju da pokupe senzorne informacije.

Brkovi pacova otkrivaju obližnje objekte i površine, pomažući im da izbegnu sudare.

U odvojenom eksperimentu, Paska i njegove kolege su takođe uspeli da uslovljavaju pacove da očekuju vodu kada se aktivira ljudsko-organoidno tkivo u njihovom mozgu.

Proučavanje poremećaja u živom mozgu

Da bi ispitali praktičnu upotrebu ovog pristupa, naučnici su transplantirali organoide u obe strane mozga pacova: jedan nastao iz ćelija zdrave osobe, a drugi iz ćelija osobe sa Timotijevim sindromom, retkim genetskim stanjem povezanim sa srčanim problemima i poremećajem iz spektra autizma (ASD).

Pet do šest meseci kasnije, videli su efekte bolesti vezane za aktivnost neurona.

Postojale su razlike u električnoj aktivnosti dve strane, a neuroni osobe sa Timotijevim sindromom bili su mnogo manji i nisu razvili toliko ekstenzija koje preuzimaju ulaz od obližnjih neurona.

Istraživači, čiju studiju je delimično finansirao Nacionalni institut za zdravlje, rekli su da bi mogli da urade iste vrste eksperimenata koristeći organoide napravljene od ćelija ljudi sa poremećajima kao što su autizam ili šizofrenija – i potencijalno da nauče nove stvari o tome kako ovi uslovi utiču na mozak takođe.

Dr Flora Vakarino sa Univerziteta Jejl, koja je ranije uzgajala grudve koje sadrže cerebralni korteks napravljene od DNK osoba sa autizmom, rekla je da studija pomera polje napred.

"Izuzetno je impresivno šta oni rade ovde u smislu onoga što nam ove ćelije zapravo mogu pokazati u smislu njihovog naprednog razvoja… kod pacova“, rekla je Vakarino, koja nije bila uključena u studiju.

Koliko su etički eksperimenti na životinjama?

Takvi eksperimenti na životinjama takođe izazivaju etičku zabrinutost. Na primer, Paska je rekao da su on i njegov tim svesni dobrobiti pacova i da li se oni i dalje normalno ponašaju sa organoidima u njima, što on kaže da i čine.

profimedia

Kognitivni testovi otprilike 200 dana nakon transplantacije pokazali su da pacovi nisu bili ništa više uplašeni od kontrolnih pacova, zadržali su slične sposobnosti pamćenja i nisu imali napade, kažu istraživači.

Ipak, Paska ne veruje da ovo treba isprobati kod primata. Etičari se takođe pitaju o mogućnosti da moždani organoidi u budućnosti postignu nešto poput ljudske svesti, za šta stručnjaci kažu da je sada krajnje malo verovatno.

Neki naučnici proučavaju organoide ljudskog mozga izvan životinja.

Na primer, istraživači sa ETH u Cirihu u Švajcarskoj objavili su studiju u časopisu Nature ranije ovog meseca u kojoj su opisali kako oni uzgajaju tkivo nalik mozgu iz matičnih ćelija u laboratoriji, a zatim mapiraju tipove ćelija u različitim regionima mozga i gene koji regulišu njihov razvoj. Neki koriste ove strukture za proučavanje autizma.

Paska je rekao da bi se moždani organoidi mogli koristiti i za testiranje novih tretmana neuropsihijatrijskih poremećaja, najvećeg uzroka invaliditeta širom sveta.

Takvo istraživanje, rekao je on, trebalo bi da pomogne naučnicima da naprave korake koji su do sada bili izuzetno teški jer je teško doći do ljudskog mozga – što je "razlog zašto mnogo više zaostajemo u psihijatriji u poređenju sa bilo kojom drugom granom medicine u terapijskom smislu“.