Sergiu Pașca: șoareci cu creier 50% țesut uman, potențial pentru boli

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 introdus celule neuronale umane, produse în incintă de laborator, în șoareci modificați la nivel genetic pentru a fi născuți fără cortex cerebral și hipocamp. Astfel, s-a creat spațiul disponibil pentru ca țesutul uman să crească 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.

Citește șiExpresia virală care ridică întrebări despre influența internetului asupra copiilor. Avertismentul psihologilor pentru părinți

„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.

Îngrijorări legate de conștiință și de abilitatea de a percepe durerea

Acest studiu marchează ultimul avans în domeniul organoizilor neuronali. Se referă la celule cerebrale umane crescute în incintă de laborator, care se aranjează în forme foarte mici, însă sofisticate, capabile să imite unele trăsături ale creierului autentic.

Chiar dacă ar putea revoluționa medicina neurologică, organoizii au generat numeroase dispute etice. Printre principalele temeri se numără posibilitatea ca aceste aglomerări de țesut să dobândească o formă de conștiință sau să simtă durerea, precum și bunăstarea animalelor la care sunt implantate.

Doctorul Sergiu Pașca a subliniat că, de la faza inițială, proiectul a fost supus unei evaluări etice extinse.

Specialiștii subliniază că supravegherea trebuie să fie menținută. Emily Jackson, profesor de drept la London School of Economics și liderul unui studiu nou despre organoizi neuronali, efectuat pentru Nuffield Council on Bioethics, a afirmat:

„bunăstarea animalelor reprezintă o preocupare foarte importantă și va fi necesară monitorizarea atentă a acestora, pentru a putea evalua efectele procedurii.”

Șoarecii au suferit modificări genetice pentru a crea spațiu pentru țesutul uman.

Într-un experiment precedent, grupul de la Stanford a introdus neuroni umani în cortexul unor șobolani. Țesutul s-a armonizat și s-a legat de rețelele neuronale ale animalelor, dar nu a dispus de spațiu suficient pentru a se dezvolta excesiv.

cercetătorii au intervenit genetic asupra șoarecilor pentru a opri dezvoltarea unor regiuni esențiale ale creierului, inclusiv cortexul cerebral și hipocampul. În mod neașteptat, animalele au continuat să supraviețuiască, deoarece restul zonelor cerebr

Pașca a precizat în lucrarea publicată în Nature că la șoareci au fost introduse organoizi cerebrali umani, obținuți prin reprogramarea celulelor de piele donată.

Nou-născuți șoareci au primit numeroase injecții, fiecare conținând în jur de 100.000 de celule cerebrale umane, introduse în zona unde lipsea țesutul cerebral propriu. În ansamblu, rozătoarele au lipsit de 14 milioane de celule cerebrale proprii, iar în locul acestora s-au format aproape patru milioane de celule umane. Aceste celule au reușit să ocupe în jur de jumătate din volumul creierului.

trei luni după intervenție, țesutul uman s-a integrat în sistemul circulator al șoarecilor și a umplut aproape tot spațiul cerebral, ocupând în jur de jumătate din volumul creierului rozătoarelor. Unii neuroni umani au stabilit legături cu celulele cerebrale și cu celulele măduvei spinării animalelor.

Celulele nervoase umane nu se aranja și nu se conecta în același mod ca în creierul unui om, iar țesutul cerebral se afla într-o stare de dezvoltare incompletă, imatur, comparabil cu cel întâlnit la jumătatea unei sarcini umane.

În experimentele realizate asupra șoarecilor numiți „xenocorticali”, rezultatele au indicat că intervențiile chirurgicale nu au crescut capacitățile lor peste nivelul obișnuit. În schimb, se observă o îmbunătățire moderată a mersului instabil și a deficiențelor cognitive ale subiecților.

Celulele umane, analizate în urma unei perioade de privare de oxigen.

În scopul de a ilustra potențialul utilizării acestor șoareci în studiile asupra afecțiunilor cerebrale umane, cercetătorii au supus o porțiune a animalelor la un mediu cu conținut redus de oxigen pentru cinci ore.

Experimentul a demonstrat că celulele nervoase umane sunt extrem de sensibile la lipsa de oxigen, iar această deficiență, în faza de sarcină sau la naștere, poate conduce la apariția paraliziei cerebrale.

Echipa de cercetare a identificat, de asemenea, că țesutul cerebral uman, obținut în șoareci, conținea celule rare, denumite neuroni von Economo. Până în prezent, aceste celule au fost observate exclusiv în cadrul examinărilor post-mortem.

Neuronii von Economo apar printre primele celule ce suferă mortalitatea în demența frontotemporală, o formă rară a acestei boli, pe care Pașca își dorește să o investigheze în prezent cu ajutorul șoarecilor xenocorticali.

Metoda continuă să fie subiect de dezbateri

Profesoara Madeline Lancaster, care coordonează un grup de cercetare în cadrul Laboratorului de Biologie Moleculară al Consiliului pentru Cercetare Medicală din Cambridge, afirmă că această abordare este deosebit de utilă pentru investigarea bolilor și a terapiilor ce implică 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.

organoizi cerebrali și in vitro sunt subiectul atenției numerosilor cercetători, care îi cresc în recipiente de laborator. științificii cred că această abordare poate diminua 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”

— Lancaster a adăugat.

„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.”