Oamenii de știință au creat șoareci cu creiere pe jumătate umane pentru a înțelege și dezvolta noi tratamente pentru boli precum schizofrenia, epilepsia, paralizia cerebrală, dizabilitatea intelectuală și forme rare de demență, relatează The Guardian. Studiul controversat este coordonat de renumitul profesor de psihiatrie și științe comportamentale român de la Universitatea Stanford, Sergiu Pașca.
Cercetătorii au transplantat celule cerebrale umane, crescute în laborator, la animale care au fost modificate genetic ca să se nască fără cortex sau hipocamp. Astfel, ei au creat spațiul necesar pentru ca țesutul uman să crească în interiorul craniilor rozătoarelor.
Această procedură le-a permis oamenilor de știință să recolteze celule de la pacienți care suferă de diverse probleme cerebrale, să le transforme în țesut cerebral în laborator, pe care apoi să-l transplanteze în rozătoare. Animalele pot fi apoi studiate pentru a vedea cum se manifestă boala în țesutul cerebral uman și cum ar putea medicamentele să trateze aceste afecțiuni.
„Am încercat din greu de-a lungul timpului, toată comunitatea medicală, să găsim soluții terapeutice pentru aceste boli, dar realitatea este că în psihiatrie și în neurologie am rămas față de toate celelalte ramuri ale medicinei și am mai puține tratamente decât, din nou, orice altă ramură a medicinei.
Asta ar putea fi și pentru că creierul uman este foarte complex, dar și pentru că este inaccesibil. În mare, scopul nostru a fost să facem accesibile pentru cercetare anumite aspecte ale dezvoltării și funcționării creierului uman”, a explicat dr. Sergiu Pașca, profesor de psihiatrie și coordonatorul studiului de la Universitatea Stanford.
Un experiment controversat
Acest studiu reprezintă ultima realizare din domeniul organoizilor neurali, în care celulele cerebrale umane, crescute în laborator, se organizează în structuri mici, dar complexe, care imită unele dintre caracteristicile creierelor reale.
Deși ar putea transforma medicina creierului, organoizii au generat o serie de preocupări etice, în special cu privire la posibilitatea ca aglomerările de țesut să dobândească conștiință sau să simtă durere, precum și la bunăstarea animalelor cărora le sunt implantați organoizi.
Pașca a spus că studiul a fost sub supraveghere etică încă de la început. Experții spun că trebuie să continue.
Emily Jackson, profesor de drept la London School of Economics și coordonatoarea unui raport recent privind organoizii neurali realizat pentru Nuffield Council on Bioethics, a spus: „Bunăstarea animalelor este o preocupare importantă și este necesar ca aceste animal să fie evaluate atent pentru a evalua impactul studiului asupra lor”.
Au creat șoareci de laborator cu creiere pe jumătate umane
În experimente anterioare, echipa de la Stanford a transplantat neuroni umani în creierele unor șobolani. Țesutul s-a integrat și s-a conectat la circuitele cerebrale ale animalelor, însă spațiul disponibil pentru dezvoltarea țesutului uman era prea mic.
Pentru a rezolva problema, cercetătorii au modificat genetic șoarecii astfel încât să împiedice dezvoltarea unor regiuni importante ale creierului, cortexul cerebral și hipocampul.
În mod surprinzător, șoarecii au supraviețuit deoarece celelalte părți ale creierului au preluat noi funcții. Totuși, deși șoarecii arată normal, au mersul nesigur și sunt mai uituci.
În revista Nature, Pașca a descris cum șoarecii au fost injectați cu organoizi cerebrali umani, care au fost la rândul lor creați prin reprogramarea de celule de piele donate.
Șoarecii nou-născuți au primit mai multe injecții, fiecare conținând în jur de 100.000 de celule cerebrale umane, în spațiul de unde lipsea propriul lor țesut cerebral. În total, rozătoarelor le lipseau aproximativ 14 milioane de celule cerebrale de șoarece și au ajuns să aibă aproximativ 4 milioane de celule umane – jumătate din creier ca volum.
La trei luni de la operație, țesutul uman se contectase la alimentarea cu sânge a șoarecilor și umpluse aproape în totalitate cavitatea, ocupând aproximativ jumătate din volumul creierului rozătoarelor. Unii dintre neuronii umani au format conexiuni cu celulele cerebrale și măduva spinării șoarecilor.
Neuronii umani nu erau structurați sau conectați în același mod ca la oameni, iar țesutul cerebral era imatur, echivalent celui întâlnit la jumătatea perioadei de sarcină la oameni. Testele efectuate pe șoarecii „xenocorticali” au arătat că animalele nu au dobândit capacități suplimentare în urma transplanturilor, însă mersul nesigur și problemele cognitive s-au ameliorat ușor.
Pentru demonstra cum șoarecii ar putea a contribui la înțelegerea afecțiunilor cerebrale umane, cercetătorii au expus unele 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, care, în timpul sarcinii și al nașterii, poate provoca paralizie cerebrală.
Oamenii de știință au mai descoperit că țesutul cerebral din șoareci conținea celule cerebrale rare cunoscute drept neuroni von Economo, care au fost văzuți până acum doar în examinări post-mortem. Aceste celule se numără printre primele care mor în cazul demenței frontotemporale, o formă rară a bolii, pe care Pașca speră acum să o studieze la șoarecii xenocorticali.
Profesoara Madeline Lancaster, coordonatoarea unui grup de cercetare de la MRC Laboratory of Molecular Biology din Cambridge, a declarat că această abordare este mai potrivită pentru întrebările legate de afecțiuni și tratamente pentru care este necesar un animal întreg. „Îmi este mai puțin clar cum va contribui acest lucru la înțelegerea dezvoltării creierului uman, deoarece este destul de artificial și nu seamănă deloc cu modul în care creierul se dezvoltă în mod natural”, a spus ea.
Mulți cercetători care lucrează cu organoizi cerebrali îi dezvoltă in vitro, adică în laborator, în recipiente speciale. Speranța este ca aceștia să contribuie la reducerea numărului de animale folosite în cercetare. „Este evident o chestiune sensibilă din punct de vedere etic și trebuie să existe un motiv foarte bine întemeiat pentru a efectua acest tip de experimente pe animale, pe care majoritatea direcțiilor de cercetare nu le necesită”, a adăugat Lancaster.
