‘Vanzemaljsko-kortikalni miševi’: Mogu li ljudske moždane ćelije rasti unutar životinja

U jednoj laboratoriji u Kaliforniji, u Sjedinjenim Američkim Državama, miševi jure po svojim kavezima, kao što miševi inače i čine. Ali unutar njihovih mozgova nalaze se milioni aktivnih ljudskih neurona.

Istraživači na Univerzitetu Stanford ugradili su ljudske ćelije uzgojene u laboratoriji u miševe genetski modificirane tako da im nedostaju dijelovi mozga, uključujući moždanu koru (korteks), vanjsku regiju koja igra veliku ulogu u percepciji, kretanju, donošenju odluka i pažnji.

Prema studiji objavljenoj u časopisu Nature, ovi takozvani „vanzemaljsko-kortikalni miševi“ mogli bi ponuditi novi način proučavanja neuronskih krugova i moždanih poremećaja poput shizofrenije, cerebralne paralize i demencije.

Smještanje ljudskog moždanog tkiva unutar životinje zvuči kao nešto iz Frankensteina Mary Shelley, ali koliko su ti miševi zaista „ljudski“? I šta su istraživači otkrili?Evo šta znamo.

Kako je eksperiment funkcionirao?

Istraživači su genetski modificirali miševe tako da su se rodili i rasli bez većeg dijela moždane kore i susjednog hipokampusa, koji su potrebni za kretanje, učenje i pamćenje. Kada su životinje imale dva dana, istraživači su u prazne prostore ubrizgali ljudske „organoide“. Organoidi su minijaturne nakupine ćelija uzgojene u laboratoriji iz matičnih ćelija ili tumorskog tkiva, koje oponašaju stvarne ljudske organe.

Svaki je uzgojen iz matičnih ćelija zdravih donora i sadrži blizu 100.000 ljudskih ćelija.

Sveukupno, istraživači su uklonili gotovo 14 miliona mišjih neurona i dodali blizu 4 miliona ljudskih.

Istraživači su naglasili da ovo nije isto što i transplantacija mozga te da te životinje nisu „miševi koji razmišljaju poput ljudi“.Transplantaciju su isprobali na 29 miševa, a uspjela je kod njih 25.

Šta se dogodilo s miševima?

U roku tri mjeseca, ljudsko tkivo naraslo je otprilike pet puta unutar mozgova miševa, povezalo se s njihovim krvotokom i ispunilo više od 90 posto šupljina. Miševi s „vanzemaljskom korom“ hodali su i glasali se uglavnom normalno, iako je ljudsko tkivo činilo gotovo polovinu zapremine njihovog mozga. Međutim, u testu s labirintom, miševi bez ugrađenog ljudskog tkiva stalno su se gubili, dok su oni s ljudskim ćelijama bili uspješniji, što sugerira da je ljudsko tkivo doprinijelo kogniciji.

Neočekivano, dio tkiva razvio se u von Economo neurone, duge i rijetke ćelije kojih kod miševa inače nema i koje je gotovo nemoguće proizvesti u laboratoriji. Nalaze se kod izrazito društvenih životinja poput ljudi, majmuna čovjekolikih, kitova i slonova.

Eksperiment bi mogao pomoći i u objašnjenju cerebralne paralize. Dok ljudske bebe mogu patiti od nedostatka kisika usljed češćih komplikacija tokom mnogo dužeg i složenijeg porođaja, mišje bebe to rijetko doživljavaju, zbog čega je ovo stanje teško proučavati kod glodara.

Kada su modificirani miševi u ovom slučaju bili izloženi niskom nivou kisika, pokazali su oštećenje mozga, izmijenjen hod i slabu koordinaciju udova.

Zašto ugrađivati ljudske neurone u miša?

Ljudske bolesti mozga spadaju među najteža stanja za proučavanje. Mozak sadrži blizu 86 milijardi nervnih ćelija povezanih bilionima veza. Etičke i sigurnosne prepreke, zajedno s visokom biološkom složenošću mozga, ograničavaju pristup živom ljudskom moždanom tkivu.

Naučnici su godinama umjesto toga uzgajali „organoide“: male skupine ljudskih nervnih ćelija uzgojene u laboratoriji. Ali to nisu mozgovi u posudi. Nedostaju im veze, ulazni signali i okruženje živog mozga.

Sergiu Pasca, glavni autor istraživačkog rada i profesor psihijatrije i bihevioralnih nauka na Univerzitetu Stanford, kazao je da ovo ima potencijal da istraživačima pruži dosad neviđen uvid u ljudski mozak.

„Posljednje dvije decenije traje nastojanje da se izgrade modeli ljudskog mozga izvan ljudskog tijela“, rekao je.

„Ovo neće zamijeniti sve modele koje smo imali ranije, ali će nam omogućiti pristup drugim aspektima funkcije ljudskog mozga koje bi inače bilo vrlo teško proučavati.“

Koje su etičke dileme?

Kako istraživanja moždanih organoida napreduju, tako rastu i pozivi na jasne propise i nadzor, s obzirom na osjetljiva etička pitanja koja ove tehnologije pokreću.Ta se pitanja usredotočuju na mogućnost da nakupine ćelija i mozgovi uzgojeni izvan tijela svojih vlasnika posjeduju sposobnost osjeta ili svijesti, te na to može li se to naučno provjeriti.

Istraživači su zaustavili eksperimente kada su ljudske nervne ćelije ugrađene u mozgove miševa navršile šest mjeseci, prije nego što su mogle stvoriti više neuronskih veza s mozgovima životinja i prije nego što su se pojavili ikakvi znakovi svijesti.

John Evans, profesor sociologije na Univerzitetu Kalifornije u San Diegu, koji nije bio uključen u studiju, kazao je da ovaj eksperiment sam po sebi ne pokreće velika etička pitanja, ali pruža dokaz da bi se mogle stvoriti druge životinje koje bi mogle izazvati ozbiljnije etičke dileme.

Postavljanje jasnih granica za ovo istraživanje ostaje izazov.

Prema Evansu, problem leži u nedostatku jasnih tačaka zaustavljanja na postupnom putu kojim bi istraživanje moglo krenuti od miševa prema primatima koji nisu ljudi.

Shodno tome, predložio je da istraživači zasad ne bi trebali ići dalje od glodara, kako bi se izbjeglo stvaranje neurohibridnih organizama koji kombiniraju ljudske i životinjske osobine i mogli bi izazvati etičke kontroverze.