Cercetătorii de la Universitatea Stanford au creat șoareci ale căror creiere conțin o cantitate semnificativă de țesut cerebral uman. Experimentul ar putea deschide noi perspective în studiul unor boli neurologice și psihiatrice, precum schizofrenia, epilepsia, paralizia cerebrală și anumite forme de demență. Cercetarea este coordonată de Sergiu Pașca, profesor român de psihiatrie la Stanford, și urmărește să ofere oamenilor de știință un model mai apropiat de biologia umană pentru a înțelege mecanismele acestor afecțiuni și pentru a testa potențiale tratamente.
Potrivit publicației The Guardian, echipa a transplantat celule cerebrale umane, crescute în laborator, în șoareci modificați genetic pentru a nu dezvolta cortexul cerebral și hipocampul. Absența acestor regiuni a creat spațiul necesar dezvoltării țesutului uman în creierul animalelor.
De ce sunt importanți șoarecii cu țesut cerebral uman
Deși medicina a înregistrat progrese importante în numeroase domenii, tratarea bolilor neurologice și psihiatrice rămâne o provocare. Complexitatea creierului uman și accesul limitat la țesut cerebral viu îngreunează studierea acestor afecțiuni. „Am încercat foarte mult, ca domeniu, să găsim soluții terapeutice pentru aceste afecțiuni. Realitatea este însă că psihiatria și neurologia au rămas în urmă față de aproape toate celelalte ramuri ale medicinei și avem mai puține tratamente”, a explicat Sergiu Pașca.
Profesorul consideră că dezvoltarea unor modele experimentale care reproduc anumite caracteristici ale creierului uman ar putea ajuta cercetătorii să înțeleagă mai bine bolile și să identifice noi opțiuni terapeutice. Metoda le permite să folosească celule provenite de la pacienți cu diferite afecțiuni, să le transforme în țesut cerebral în laborator și apoi să urmărească modul în care acesta se dezvoltă și funcționează într-un organism viu.
Cum au fost creați șoarecii cu creiere care conțin țesut uman
Cercetarea se bazează pe organoide cerebrale, structuri tridimensionale obținute din celule umane cultivate în laborator. Acestea reproduc unele dintre caracteristicile țesutului cerebral, fără a constitui însă un creier uman complet.
Într-un experiment anterior, echipa lui Sergiu Pașca transplantase neuroni umani în creierul unor șobolani. Celulele s-au integrat în circuitele cerebrale ale animalelor, însă spațiul disponibil le-a limitat dezvoltarea. Pentru a depăși această problemă, cercetătorii au creat șoareci modificați genetic, la care dezvoltarea cortexului cerebral și a hipocampului este blocată. În mod surprinzător, animalele au supraviețuit, deoarece alte regiuni ale creierului au preluat o parte dintre funcțiile zonelor absente. Șoarecii au un aspect exterior normal, dar prezintă dificultăți de mers și probleme de memorie.
Cercetătorii au reprogramat celule prelevate din pielea donatorilor pentru a obține celule capabile să formeze țesut cerebral uman. Apoi, puii de șoarece au primit mai multe injecții, fiecare conținând aproximativ 100.000 de celule umane, în spațiile în care ar fi trebuit să se dezvolte propriile structuri cerebrale.
Rezultatul a fost semnificativ: animalele aveau cu aproximativ 14 milioane de celule cerebrale proprii mai puțin decât ar fi avut în mod normal, dar au ajuns să găzduiască aproximativ patru milioane de celule umane. Potrivit cercetătorilor, țesutul uman a ajuns să reprezinte aproximativ jumătate din volumul cerebral disponibil în acest model experimental.
La trei luni de la transplant, țesutul uman era alimentat cu sânge prin sistemul circulator al animalelor și ocupase aproape tot spațiul disponibil. Unii neuroni umani formaseră conexiuni cu celulele cerebrale ale șoarecilor și cu măduva spinării. Cu toate acestea, țesutul transplantat nu avea organizarea și complexitatea unui creier uman. Neuronii erau încă imaturi, comparabili cu cei aflați într-o etapă timpurie a dezvoltării prenatale.
Ce au descoperit primele teste
Transplanturile nu au îmbunătățit semnificativ performanțele șoarecilor. Cercetătorii au observat însă ameliorări modeste ale problemelor de mers și ale unor dificultăți cognitive. Pentru a demonstra potențialul acestui model în studiul bolilor neurologice, echipa a expus unele dintre animale la un nivel scăzut de oxigen, timp de cinci ore.
Experimentul a evidențiat vulnerabilitatea neuronilor umani la privarea de oxigen. Acest mecanism prezintă interes pentru cercetarea paraliziei cerebrale, care poate apărea în anumite situații asociate cu afectarea creierului în perioada prenatală sau în jurul nașterii.
O altă descoperire importantă a fost identificarea neuronilor von Economo în țesutul transplantat. Aceste celule nervoase specializate sunt întâlnite în anumite regiuni ale creierului uman și sunt dificil de studiat direct, deoarece cercetarea lor s-a bazat în mare parte pe țesut obținut după deces. Neuronii von Economo se numără printre celulele afectate în demența frontotemporală, o boală neurodegenerativă relativ rară. Sergiu Pașca speră că noul model experimental va permite investigarea mecanismelor care duc la deteriorarea acestor neuroni și, în viitor, testarea unor potențiale tratamente.
Ce dileme etice ridică experimentul
Transplantarea țesutului cerebral uman în animale ridică întrebări importante despre bunăstarea acestora și despre posibilitatea ca structurile cerebrale dezvoltate în laborator să dobândească forme de conștiență sau capacitatea de a procesa durerea. Sergiu Pașca a declarat că cercetarea a fost supusă unei supravegheri etice extinse încă de la început. Specialiștii atrag însă atenția că monitorizarea trebuie să continue pe măsură ce astfel de modele devin mai complexe. Emily Jackson, profesor de drept la London School of Economics și coordonatoarea unui raport privind implicațiile etice ale organoidelor neuronale, a subliniat importanța evaluării atente a efectelor transplanturilor asupra animalelor.
Pe măsură ce țesutul uman se dezvoltă și formează noi conexiuni, cercetătorii trebuie să urmărească eventualele schimbări comportamentale și efectele asupra stării de bine a animalelor.
Pot organoidele cerebrale să înlocuiască experimentele pe animale?
Dezvoltarea unor modele cerebrale umane care funcționează exclusiv în laborator reprezintă o direcție importantă de cercetare. Acestea ar putea reduce dependența de experimentele pe animale și ar putea oferi metode mai directe de studiere a biologiei umane.
Madeline Lancaster, cercetătoare la MRC Laboratory of Molecular Biology din Cambridge, consideră că modelul dezvoltat la Stanford ar putea fi util mai ales pentru investigarea bolilor și a tratamentelor ale căror efecte trebuie analizate într-un organism întreg. În schimb, ea este mai rezervată în privința folosirii acestuia pentru înțelegerea dezvoltării naturale a creierului uman, deoarece procesul experimental diferă de mecanismele prin care creierul se formează în mod normal.
În prezent, numeroase echipe dezvoltă organoide cerebrale in vitro, adică structuri crescute și studiate exclusiv în laborator. Obiectivul este obținerea unor modele mai mature și mai apropiate de țesutul uman real, fără a recurge la animale.
„Este evident că vorbim despre o zonă sensibilă din punct de vedere etic și trebuie să existe un motiv foarte bun pentru astfel de experimente pe animale, deoarece majoritatea direcțiilor de cercetare nu au nevoie de ele”, a explicat Madeline Lancaster.
Ce urmează pentru cercetarea coordonată de Sergiu Pașca
Experimentul de la Stanford oferă o nouă modalitate de a studia celulele cerebrale umane într-un mediu biologic complex. Totuși, rezultatele nu înseamnă că oamenii de știință au creat un creier uman funcțional în interiorul unui șoarece și nici că există deja tratamente noi validate pe baza acestei metode.
Următoarea provocare este înțelegerea modului în care țesutul transplantat se maturizează, formează conexiuni și reacționează la diferite boli sau intervenții terapeutice. Pe termen lung, cercetarea ar putea contribui la identificarea unor mecanisme implicate în schizofrenie, epilepsie, paralizie cerebrală și demență, precum și la dezvoltarea unor tratamente mai bine adaptate biologiei umane.
În paralel, progresul organoidelor cerebrale cultivate exclusiv în laborator ar putea oferi alternative mai eficiente și mai puțin controversate din punct de vedere etic. Până atunci, modelul dezvoltat de echipa lui Sergiu Pașca rămâne o direcție experimentală promițătoare, ale cărei limite și beneficii trebuie evaluate în continuare.
„Responsabilitatea se construiește împreună.
Intră pe canalul nostru de WhatsApp Responsabil și fii parte dintr-o comunitate care vrea să schimbe România în bine.
Leave a comment