Hibridni mozgovi pacova i ljudi – fikcija ili realnost?

Naučnici sa Univerziteta u Kaliforniji su, nakon višegodišnjih istraživanja u ovoj oblasti, uspeli da razviju funkcionalne hibridne mozgove pacova i čoveka. To jest, nedavno je uspešno izvedena implantacija klastera ljudskih nervnih ćelija u mozak pacova.

Takođe, dokazano je da se ljudski neuroni brže i uspešnije razvijaju u nervnom tkivu pacova, nego oni koji su uzgajani izolovani u laboratorijskim sudovima. Pored toga, ovi neuroni su se pokazali i kao funkcionalni u minimalnim količinama – uspešno su primali signale i uticali na ponašanje pacova. 

Neuroni gajeni u laboratorijskim posudama (gore levo) u poređenju sa neuronima gajenim u nervnom tkivu pacova

Izvor: https://media.nature.com/lw767/magazine-assets/d41586-022-03238-x/d41586-022-03238-x_23594836.jpg?as=webp

Primena u budućim istraživanjima

Jasno je da je ovakvo otkriće revolucionarno, prvenstveno iz razloga što eksperimenti poput ovog otvaraju vrata istraživanjima koja se zasnivaju na novim metodama terapije. Neki naučnici su već došli na ideju da bi se neuroni uzgajani iz ljudskih matičnih ćelija, koji se povezuju sa nervnim ćelijama glodara, mogli koristiti u testiranju terapija za poremećaje u funkcionisanju ljudskog mozga.

Transpalntirani neuroni

Izvor: https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2022/10/Transplanted-human-organoid-labeled-with-fluorescent-protein-in-a-rat-brain.jpeg?fit=1080,607

Pre ovog otkrića, naučnici su razmatrali korišćenje organoida mozga — sićušnih struktura nalik mozgu, koje se uzgajaju iz ljudskih matičnih ćelija — za proučavanje neurodegenerativnih i neuropsihijatrijskih poremećaja, koji se razvijaju kod ljudi. Ipak, naišli su na problem. Organoidi samo oponašaju ljudski mozak, što znači da ne razvijaju krvne sudove i stoga ne mogu da primaju hranljive materije, tj. ne napreduju i ne dobijaju stimulaciju koja im je potrebna za potpuni rast.

Dakle, organoidima nedostaje povezanost koja postoji in vivo, što ograničava sazrevanje i onemogućava integraciju sa drugim signalnim putevima koji kontrolišu ponašanje.

Dobra stvar je što je u eksperimentima sa pacovima dokazano da kortikalni organoidi, dobijeni iz ljudskih matičnih ćelija i transplantirani u somatosenzorni korteks novorođenih pacova razvijaju zrele tipove ćelija koje se integrišu u senzorna kola. MRI otkriva rast mozga nakon transplantacije u više linija matičnih ćelija, kod više životinja, dok profilisanje jednog jezgra pokazuje napredovanje u kortikogenezi.

Ovo otkriće bi trebalo da posluži u najrazličitije svrhe, međutim, trenutno je najveća prepreka činjenica da su metode primene istraženih mehanizama nedovoljno istražene do sada, pa samim tim ne postoje potencijalni sponzori ovakvih projekata.

Do tada, neophodno je potpuno iskoristiti rezultate već postojećih istraživanja.

Transplatacija nervnih ćelija i Timotijev sindrom

Istraživači sa Stanforda su i ranije koristili ovu svoju tehniku transplantacije da bi istražili Timotijev sindrom, retki genetički poremećaj kod ljudi, koji može dovesti do abnormalnih otkucaja srca opasnih po život ili, pak, do autizma. Oni su transplantirali tkiva dobijena od tri osobe sa Timotijevim sindromom u mozak beba pacova.

Otkrili su da te ljudske ćelije nisu narasle tako velike unutar pacova i da nisu bile tako strukturno složene kao druge ljudske ćelije. To je signaliziralo istraživačima da su genske mutacije, odgovorne za Timotijev sindrom kod ljudi, ometale razvoj mozga pacova.

Međutim, istraživači tek treba da prouče kako takve mutacije menjaju ponašanje pacova.

Iako naučnici imaju mnogo informacija o tome koji geni su povezani sa psihijatrijskim poremećajima, oni ne razumeju u potpunosti šta ti geni menjaju u mozgu ili koji su to negenetički faktori, koji doprinose neurološkim poremećajima. Timotijev sindrom je glavni kandidat za ovu vrstu, jer je uzrokovan mutacijom u jednom genu, koji pomaže mozgu da obrađuje električne signale.

Kao što je i ranije u tekstu pomenuto, istraživanja poput ovog bi mogla da budu osnova za veća otkrića u budućnosti i da otvore vrata istraživanjima u srodnim oblastima.

Etička pitanja

Međutim, poznato je i da ovakva otkrića vrlo često podstiču postavljanje velikih moralnih pitanja, pa se u bliskoj budućnosti mogu očekivati i polemike na tu temu, što je još jedan razlog za odlaganje sprovođenja sličnih istraživanja.

Postavljaju se pitanja poput: “Koliki deo ljudske ćelije možete staviti u embrion miša da bi se taj embrion i dalje nazivao mišem?” ili  “U koje se svrhe, pored lečenja, mogu koristiti saznanja dobijena ovakvim istraživanjima?”

Ipak, potencijalne koristi bi mogle učiniti eksperimente vrednim sprovođenja.

Biolog Ali Brivanlu, jednom je rekao: „Ako imate način da spasite nečiji život, izlečite nečiju bolest ili pružite barem neku vrstu terapije da biste umanjili bol ili produžili život osobe, trebalo bi da vam bude dozvoljeno da to istražite.“

Izvori: 

• Revah, O., Gore, F., Kelley, K.W. et al. Maturation and circuit integration of transplanted human cortical organoids. Nature 610, 319–326 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05277-w
• Mansour, A., Gonçalves, J., Bloyd, C. et al. An in vivo model of functional and vascularized human brain organoids. Nat Biotechnol 36, 432–441 (2018). https://doi.org/10.1038/nbt.4127