Reușită medicală: Țesutul cerebral uman transplantat se integrează la șoarecii fără cortex. Un român este coautorul studiului
Țesutul cerebral uman transplantat la șoareci cărora le lipsește o parte esențială a creierului poate crește până să ocupe cea mai mare parte a spațiului liber și să se integreze în sistemul nervos al animalelor.
Acestea sunt concluziile unui studiu publicat pe 16 septembrie în Nature, care descrie cea mai amplă integrare a celulelor cerebrale umane într-un animal înregistrată până în prezent. Strategia experimentală depășește obstacolele care au împiedicat mult timp cercetătorii să studieze bolile neuropsihiatrice pe țesut cerebral cultivat în laborator.
Animalele hibride oferă o modalitate fără precedent de a testa medicamente și de a studia afecțiuni care implică o dezvoltare cerebrală anormală, precum paralizia cerebrală, afirmă coautorul studiului, Sergiu Pașca, neuroștiințific la Universitatea Stanford din California. „Acum dispunem de un nou sistem extrem de puternic” pentru a înțelege „ce face creierul uman unic și deosebit de vulnerabil la boli”, spune el.
Deși crearea hibrizilor om-șoarece, sau a himerelor, poate provoca disconfort și ridica întrebări de natură etică pentru unele persoane, cercetătorii care activează în acest domeniu afirmă că se iau măsuri de precauție în cadrul unor cercetări precum aceasta. De exemplu, cercetarea a fost supusă unei supravegheri riguroase, inclusiv unei evaluări de către comisii independente de bioetică, potrivit lui Pașca.
Momentul ales pentru procedură — efectuată la câteva zile după nașterea puiilor de șoarece, după ce conexiunile fundamentale ale creierului erau deja formate — asigură, de asemenea, că celulele umane nu pot prelua controlul asupra gândirii complexe, spune Madeline Lancaster, neurobiolog specializat în dezvoltare la Universitatea din Cambridge, Marea Britanie, care nu a fost implicată în studiu. De fapt, testele comportamentale au arătat că țesutul uman nu a îmbunătățit intelectul rozătoarelor.
„Scopul aici nu este, în mod clar, acela de a crea un șoarece superinteligent — și nici nu ar fi posibil”, spune ea. Scopul este acela de a avea țesut cerebral uman într-un cadru corporal realist, „astfel încât să poți începe să-l folosești pentru a înțelege neurobiologia umană și bolile neurologice umane”.
Impactul implantului
Neuroștiințificii se confruntă de zeci de ani cu imposibilitatea de a studia țesutul cerebral uman viu. Deși organoidele cerebrale umane, care sunt grupuri de neuroni cultivați din celule stem umane în vase Petri, au oferit o perspectivă asupra dezvoltării neurologice timpurii, acestea nu dispun, în general, de vase de sânge și nu au un corp de la care să trimită și să primească semnale.
În 2022, Pașca și colegii săi au demonstrat că transplantarea organoidelor cerebrale umane în șobolani nou-născuți a permis neuronilor acestor structuri să se maturizeze și să se conecteze în căi senzoriale. Doi ani mai târziu, grupul a folosit acei șobolani pentru a evalua cât de eficiente erau medicamentele numite oligonucleotide antisens împotriva sindromului Timothy, o afecțiune genetică gravă asociată cu autismul și epilepsia3.
Totuși, în acele modele anterioare, oamenii de știință au înghesuit grefele umane alături de țesutul cerebral existent al șobolanilor, care creștea rapid. Așadar, până când neuronii umani din organoide au început să se extindă pentru a forma conexiuni, celulele cerebrale ale rozătoarelor ocupaseră deja cea mai mare parte a spațiului disponibil.
În cel mai recent studiu, Pașca și echipa sa au modificat genetic șoarecii astfel încât celulele precursoare care ar fi format cortexul cerebral să nu supraviețuiască — lăsând o parte din cavitatea cerebrală goală. „Pentru mine, adevărata inovație constă în eliminarea concurenței pentru spațiu”, spune Giorgia Quadrato, neurobiolog specializată în dezvoltare la Universitatea din California de Sud din Los Angeles. (La oameni, cortexul cerebral este stratul exterior, plin de pliuri, al creierului, care se ocupă de gândirea complexă și de memorie.)
Fără competiție, celulele umane s-au dezvoltat în plină floare. La două-trei luni după implantarea țesutului uman, acesta s-a extins de aproape cinci ori, umplând peste 90% din spațiul liber și trimitând proiecții adânc în măduva spinării rozătoarelor.
Țesutul uman s-a dezvoltat în neuroni specializați, inclusiv celule mari și subțiri, similare cu neuronii von Economo, un tip de celulă asociată cu cogniția socială la oameni și la unele alte animale, care nu a mai apărut niciodată până acum într-o placă de laborator. „Se consideră că aceste celule sunt cele mai susceptibile la tulburări neurodegenerative, în special la demența frontotemporală”, spune Pașca.
