Un pas important în domeniul organoizilor neuronali!
La Universitatea Stanford, o echipă de cercetători condusă de profesorul român Sergiu Pașca a realizat o descoperire remarcabilă: transplantarea de celule cerebrale umane în creierul unor șoareci. Obiectivul principal al acestui experiment controversat este de a înțelege mai bine și de a dezvolta terapii noi pentru afecțiuni complexe, cum ar fi schizofrenia, epilepsia, paralizie cerebrală, dizabilitatea intelectuală și forme rare de demență, conform relatărilor din The Guardian.
Sergiu Pașca, specialist în psihiatrie și științe comportamentale, coordonează studiul care a atras atenția mediului academic. Procesul a implicat transplantarea de celule cerebrale umane, cultivate inițial în laborator, în organisme murine modificate genetic. Acești șoareci au fost generați astfel încât să se nască fără hipocamp sau cortex, creând astfel un spațiu liber în interiorul craniului pentru dezvoltarea țesutului uman.
Această procedură oferă acum cercetătorilor posibilitatea de a extrage celule de la pacienți cu afecțiuni cerebrale specifice, de a le transforma în țesut cerebral prin tehnici de laborator și de a-l cultiva în animale vii.
Prin observarea evoluției acestor organisme, se poate analiza modul în care boala se instalează în țesutul uman și cum diverse medicamente ar putea trata aceste patologii.
Profesorul Pașca a subliniat importanța acestei direcții de cercetare, declarând: „Am investit eforturi considerabile în găsirea de soluții terapeutice pentru aceste afecțiuni, dar realitatea este că, în domeniul psihiatriei și neurologiei, am rămas în urmă față de orice altă ramură a medicinei și avem la dispoziție mai puține opțiuni terapeutice decât, repet, orice altă specialitate medicală”. El a adăugat că această situație se datorează probabil complexității inerente a creierului uman și dificultății de acces la acest organ.
Scopul fundamental al echipei a fost de a face accesibile pentru cercetare anumite aspecte ale dezvoltării și funcționării creierului uman, care, în mod normal, sunt greu de studiat.
Acest studiu reprezintă un pas important în domeniul organoizilor neuronali, conform descrierii din ziarul britanic. Organoizii sunt structuri minuscule, dar extrem de complexe, în care celulele cerebrale umane cultivate în laborator se auto-organizează, imitând anumite caracteristici ale creierelor reale. Deși potențialul lor revoluționar pentru medicina neurologică este recunoscut, aceștia au generat numeroase îngrijorări etice. Printre cele mai mari temeri se numără posibilitatea ca aceste aglomerări de țesut să devină conștiente sau să simtă durere, precum și starea generală a animalelor în care au fost implantate astfel de structuri.
Sergiu Pașca a insistat asupra faptului că proiectul a fost supus unei monitorizări etice riguroase încă de la început, pentru a asigura bunăstarea animalelor implicate.
Pentru a înțelege mai bine dinamica acestor experimente, este util să ne uităm la studiile anterioare ale echipei de la Stanford. Într-o lucrare anterioară, cercetătorii au transplantat neuroni umani în creierul unor șobolani.
Deși țesutul s-a integrat și s-a conectat la circuitele cerebrale ale gazdei, spațiul limitat al creierului animal a restricționat semnificativ dezvoltarea țesutului uman. Pentru a depășire această limitare, echipa a modificat genetic șoarecii, inhibând dezvoltarea a două regiuni cerebrale esențiale: cortexul cerebral și hipocampul. Rezultatul a fost surprinzător: șoarecii au supraviețuit, deoarece restul creierului a preluat funcțiile pierdute.
Deși arătau normal, acești șoareci manifestau o prudență crescută în mișcări și o capacitate de memorare mai redusă.
Într-un articol publicat în revista Nature, Sergiu Pașca a detaliat procedura prin care șoarecilor li s-au injectat organoizi cerebrali umani.
La trei luni după intervenția chirurgicală!
Aceștia au fost creați prin reprogramarea celulelor cutanate donate de donatori. Șoarecii nou-născuți au primit mai multe injecții, fiecare conținând aproximativ 100.000 de celule cerebrale umane, injectate în zona unde propriul lor țesut cerebral lipsea.
În total, rozătoarelor le lipseau circa 14 milioane de celule cerebrale proprii, ajungând să aibă aproximativ 4 milioane de celule umane, ceea ce echivala cu jumătate din volumul creierului.
La trei luni după intervenția chirurgicală, țesutul uman se conectase la sistemul circulator al șoarecelui și umpluse aproape complet cavitatea disponibilă, ocupând aproximativ jumătate din dimensiunea creierului rozătoarei. Unii dintre neuronii umani au reușit să stabilească conexiuni cu celulele cerebrale și chiar cu măduva spinării șoarecelui.
Totuși, neuronii umani nu erau structurați sau conectați la fel ca în cazul oamenilor, iar țesutul cerebral rămânea imatur, corespunzând stadiului de la jumătatea sarcinii umane.
Testele efectuate pe acești șoareci cu țesut cerebral uman, denumiți „xenocortical”, au arătat că animalele nu au dobândit capacități sporite în urma transplanturilor, însă mersul lor nesigur și problemele cognitive s-au ameliorat ușor.
Pentru a demonstra utilitatea acestor modele în înțelegerea afecțiunilor cerebrale umane, cercetătorii au expus unele dintre animale la o atmosferă cu un nivel scăzut de oxigen, timp de cinci ore. Experimentul a evidențiat vulnerabilitatea celulelor nervoase umane în fața privării de oxigen, o condiție care, în timpul sarcinii și al nașterii, poate provoca paralizie cerebrală.
Oamenii de știință au descoperit, de asemenea, că țesutul cerebral uman din creierul șoarecilor conținea celule rare, cunoscute sub numele de neuroni von Economo, care până acum fuseseră observate doar în cadrul examinărilor post-mortem.
Aceste celule se numără printre primele care dispar în cazurile de demență fronto-temporală, o formă rară a bolii pe care Pașca speră acum să o studieze folosind șoareci cu țesut cortical uman transplantat.
Reacția comunității științifice a fost una nuanțată. Prof. Madeline Lancaster, coordonatoarea unui grup de cercetare din cadrul Laboratorului de Biologie Moleculară MRC din Cambridge, a afirmat că această metodă este cea mai potrivită pentru a aborda întrebări legate de afecțiuni și tratamente care necesită utilizarea unui organism animal complet.
Ea a precizat: „Nu îmi este foarte clar în ce măsură această abordare ne va îmbunătăți înțelegerea dezvoltării creierului uman, întrucât procesul este destul de artificial și diferă complet de modul natural în care se dezvoltă creierul”.
Mulți cercetători care lucrează cu organoizi cerebrali îi cultivă in vitro, adică în vase de laborator, cu speranța că aceștia vor contribui la reducerea numărului de animale utilizate în cercetare. Lancaster a adăugat: „Este evident un subiect sensibil din punct de vedere etic; trebuie să existe un motiv foarte întemeiat pentru a recurge la astfel de experimente pe animale, o necesitate care nu apare în majoritatea direcțiilor de cercetare științifică”.
Astfel, deși progresele sunt semnificative, discuția privind echilibrul dintre beneficiile științifice și considerentele etice rămâne deschisă și intensă.