• Tweet

Cercetătorii de la Universitatea Stanford, coordonați de psihiatrul român Sergiu Pașca, au creat șoareci în al căror creier aproximativ jumătate din volum este ocupat de țesut cerebral uman, pentru a studia mai bine afecțiuni precum epilepsia, schizofrenia și demența. Experimentul ar putea deschide noi direcții pentru testarea tratamentelor, dar ridică și întrebări importante privind limitele cercetării pe animale și posibilitatea ca țesutul uman să dezvolte funcții complexe.

Oamenii de știință au transplantat celule cerebrale umane cultivate în laborator în animale modificate genetic astfel încât să se nască fără cortex cerebral sau hipocamp. Acest lucru a creat spațiu pentru ca țesutul uman să se dezvolte în interiorul craniilor rozătoarelor, arată The Guardian.

Procedura le permite acum cercetătorilor să preleveze celule de la pacienți cu afecțiuni neurologice, să le transforme în țesut cerebral în laborator și să dezvolte acel țesut în animale vii. Animalele pot fi apoi studiate pentru a observa modul în care boala se manifestă în țesutul cerebral uman și felul în care medicamentele ar putea trata aceste afecțiuni.

„Ca comunitate, am încercat foarte mult să găsim soluții terapeutice pentru aceste afecțiuni, dar realitatea este că, în psihiatrie și neurologie, am rămas în urmă față de toate celelalte ramuri ale medicinei și avem mai puține tratamente decât, din nou, orice altă ramură a medicinei", a declarat Sergiu Pașca, profesor de psihiatrie la Universitatea Stanford, care a coordonat cercetarea.

„Acest lucru s-ar putea datora faptului că creierul uman este foarte complex, dar și faptului că este inaccesibil", a adăugat el. „În mare măsură, obiectivul nostru a fost să facem accesibile pentru cercetare anumite aspecte ale dezvoltării și funcționării creierului uman."

Cercetarea este cea mai recentă realizare din domeniul organoizilor neuronali, în care celulele cerebrale umane cultivate în laborator se organizează în structuri mici, dar complexe, care imită unele dintre caracteristicile creierului real.

Deși ar putea transforma medicina cerebrală, organoizii au generat numeroase preocupări etice, în special în ceea ce privește posibilitatea ca aceste aglomerări de țesut să dobândească conștiință sau să simtă durere, precum și bunăstarea animalelor în care sunt implantați organoizii.

Pașca a spus că cercetarea a beneficiat încă de la început de o supraveghere etică extinsă.

Experții au afirmat că acest lucru trebuie să continue. Emily Jackson, profesoară de drept la London School of Economics și președinta unui grup care a elaborat recent un raport privind organoizii neuronali pentru Nuffield Council on Bioethics, a declarat: „Bunăstarea animalelor reprezintă o preocupare foarte importantă și va fi necesară monitorizarea atentă a acestor animale pentru a evalua impactul asupra lor."

Într-o cercetare anterioară, 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 era prea mic pentru ca țesutul uman să se dezvolte semnificativ.

Pentru a rezolva această problemă, cercetătorii au modificat genetic șoarecii astfel încât să le limiteze dezvoltarea unor regiuni cerebrale importante: cortexul cerebral și hipocampul. În mod surprinzător, șoarecii au supraviețuit, deoarece celelalte regiuni ale creierului au preluat noi funcții. Deși șoarecii arată normal, sunt mai nesiguri când merg și au probleme de memorie.

Într-un articol publicat în revista Nature, Pașca descrie modul în care șoarecii au fost injectați cu organoizi cerebrali umani, creați la rândul lor prin reprogramarea unor celule de piele donate. Puii de șoarece au primit mai multe injecții, fiecare conținând aproximativ 100.000 de celule cerebrale umane, în spațiul în care 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 după intervenție, țesutul uman se conectase la sistemul de alimentare cu sânge al șoarecilor și umpluse aproape în întregime 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 organizați sau conectați în același mod ca la oameni, iar țesutul cerebral era imatur, echivalent cu cel întâlnit la jumătatea perioadei de sarcină umană. Testele efectuate pe șoarecii „xenocorticali" au arătat că transplanturile nu le-au îmbunătățit capacitățile, însă mersul instabil și problemele cognitive s-au ameliorat într-o mică măsură.

Pentru a demonstra modul în care șoarecii ar putea 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 lipsa de oxigen, fenomen care, în timpul sarcinii și al nașterii, poate provoca paralizie cerebrală.

Cercetătorii au descoperit că țesutul cerebral uman din creierul șoarecilor conținea celule rare cunoscute sub numele de neuroni von Economo, observați până acum doar în cadrul examinării post-mortem. Aceste celule se numără printre primele care mor în demența frontotemporală, o formă rară de demență, pe care Pașca speră acum să o studieze la șoarecii xenocorticali.

Profesoara Madeline Lancaster, coordonatoare de grup la MRC Laboratory of Molecular Biology din Cambridge, a declarat că această abordare este mai potrivită pentru întrebări legate de afecțiuni și tratamente în cazul cărora este necesar un animal întreg.

„Îmi este mai puțin clar cum va contribui acest lucru la înțelegerea dezvoltării creierului uman, deoarece este o abordare destul de artificială 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 vase de laborator. Speranța este ca aceștia să contribuie la reducerea numărului de animale folosite în cercetare.

„Este, evident, un subiect sensibil din punct de vedere etic și trebuie să existe un motiv foarte bine întemeiat pentru a realiza acest tip de experimente pe animale, lucru de care majoritatea direcțiilor de cercetare științifică nu au nevoie", a adăugat Lancaster.

„Domeniul urmărește în continuare dezvoltarea unor soluții complet in vitro, dar această cercetare poate contribui și la identificarea elementelor necesare pentru îmbunătățirea modelelor in vitro, astfel încât acestea să poată ajunge la stadii mai mature."