Stanford: ljudsko tkivo ispunilo 90 odsto kore mozga miša
Naučnici sa Stanforda presadili su ljudske moždane organoide miševima bez kore mozga; za tri meseca tkivo je naraslo skoro pet puta i ispunilo preko 90 odsto kore, pokazuje studija u Nature.
Tim naučnika sa Univerziteta Stanford, pod vođstvom neuronaučnika Sergiua Pašce, presadio je ljudske moždane organoide, tkivo uzgojeno u laboratoriji od matičnih ćelija, miševima kojima genetska izmena uklanja veći deo kore mozga i hipokampusa. Rad je objavljen 16. septembra u časopisu Nature. Za tri meseca ljudsko tkivo je naraslo skoro pet puta i ispunilo više od 90 odsto prostora predviđenog za koru mozga, čime je nastao model za proučavanje ljudskih neuronskih kola direktno u živom organizmu.
Organoidi, male trodimenzionalne tvorevine nalik moždanoj kori, prave se od ćelija kože ili krvi koje se reprogramiraju u matične ćelije, a zatim usmeravaju da se razvijaju kao moždano tkivo. Ideja o gajenju takvih struktura u laboratorijskoj posudi postoji od početka prošle decenije, ali im je do sada nedostajala veza sa živim nervnim sistemom i senzornim ulazima. Isti tim je 2022. godine presadio ljudske organoide novorođenim pacovima, gde su ljudske ćelije popunile oko trećine jedne strane kore mozga pacova. Napredak je tada bio ograničen jer neuroni pacova sazrevaju brže od ljudskih, pa je ljudsko tkivo prestizalo da se razvije pre nego što bi domaćin odrastao.
Za novi eksperiment naučnici su umesto pacova uzgojili miševe genetski izmenjene tako da im nedostaje oko 98 odsto tkiva kore mozga i hipokampusa, dve strukture koje zajedno čine oko polovine ukupne zapremine mozga. I pored toga, po rečima autora, takvi miševi su bili iznenađujuće funkcionalni. Prostor koji je nastao usled nedostatka tkiva potom je popunjen ljudskim organoidima, uzgojenim od zdravih donorskih matičnih ćelija. Presađivanje je uspelo u 25 od 29 pokušaja, kratko posle rođenja životinja.
U naredna tri meseca ljudsko tkivo se razvilo u više tipova ćelija kore mozga, uključujući i takozvane fon Ekonomove neurone, koje se dovode u vezu sa demencijom i koje do sada nije bilo moguće uzgojiti u laboratorijskoj posudi. Iako je ljudskom tkivu i dalje nedostajala karakteristična slojevitost zrele kore mozga, ono se prošlo povezalo sa nervnim sistemom miša i uspostavilo funkcionalne veze sa mozgom i kičmenom moždinom domaćina.
“Ove životinje zadržavaju nervni sistem miša, ali sadrže veću zapreminu ljudskog kortikalnog tkiva koje se razvija, integriše i formira veze unutar njega”, rekao je Sergiu Pašca, neuronaučnik sa Univerziteta Stanford i glavni autor studije, za agenciju Rojters, prenosi Yahoo News.
Istraživači su model potom iskoristili da oponašaju cerebralnu paralizu, poremećaj koji nastaje usled oštećenja mozga u razvoju. Presađene životinje su izložene privremenom nedostatku kiseonika, posle čega su se kod ljudskog tkiva pojavili znaci ćelijskog oštećenja, a miševi su razvili poremećaje hoda i koordinacije pokreta, slične onima koje bolest izaziva kod ljudi. Obični laboratorijski miševi, bez ljudskog tkiva, nisu pokazali takve posledice.
“Kod kserokortikalnih miševa, period niskog nivoa kiseonika izazvao je značajno oštećenje ljudskih kortikalnih ćelija, praćeno poremećajima hoda i motoričke koordinacije”, naveo je Pašca u istoj izjavi za Rojters.
Autori navode da bi model mogao da ubrza istraživanja autizma, epilepsije, cerebralne paralize i šizofrenije, a Pašca je za Science News rekao da je cilj tima da razvojne i funkcionalne aspekte ljudskog mozga učine dostupnim za proučavanje, kako bi se lakše razvijale terapije.
“Naš cilj je bio da aspekte razvoja i funkcije ljudskog mozga učinimo dostupnim za istraživanje, kako bismo mogli da razvijamo terapije”, rekao je Sergiu Pašca za Science News.
Šta studija ne dokazuje
Obim humanizacije mozga miša otvorio je i etička pitanja, pa je Pašca pre objavljivanja rada angažovao spoljni panel stručnjaka, koji je vodio bioetičar Insu Hjun sa Medicinskog fakulteta Jong Lu Lin pri Nacionalnom univerzitetu Singapura. Neurohirurg H. Ajzak Čen sa Univerziteta Pensilvanija, koji nije učestvovao u istraživanju, ocenio je pristup kao smeo i istakao da obim humanizacije tkiva otvara pitanje etičkih granica takvih eksperimenata, uz napomenu da je Pašca uložio neuobičajen trud da se tim pitanjima bavi otvoreno.
Studija je proof of concept eksperiment na malom broju životinja, 25 uspešno presađenih miševa, i ne dokazuje da presađeno ljudsko tkivo miševima daje bilo kakvu dodatnu kognitivnu sposobnost. Na testovima fine motorike i pamćenja, učinak presađenih miševa nalazio se negde između miševa sa netaknutom korom mozga i onih kojima kora u potpunosti nedostaje, dakle unutar očekivanog opsega, a ne iznad njega. Rad takođe ne dokazuje da je model spreman za testiranje konkretnih terapija kod ljudi, niti šta se dešava sa ljudskim tkivom na duže staze od tri meseca praćenja u ovom radu. Reč je o modelu za proučavanje razvoja i bolesti mozga, ne o zameni za klinička ispitivanja na ljudima.
