Ανθρώπινα Εγκεφαλικά Κύτταρα: Επιστήμονες εμφύτευσαν και ενσωμάτωσαν με επιτυχία ανθρώπινα εγκεφαλικά κύτταρα σε νεογέννητους αρουραίους, δημιουργώντας έναν νέο τρόπο για τη μελέτη πολύπλοκων ψυχιατρικών διαταραχών όπως η σχιζοφρένεια και ο αυτισμός, και ίσως τελικά για τη δοκιμή θεραπειών. Η μελέτη του τρόπου ανάπτυξης αυτών των καταστάσεων είναι απίστευτα δύσκολη – τα ζώα δεν τις βιώνουν όπως οι άνθρωποι και οι άνθρωποι δεν μπορούν απλώς να ανοιχτούν για έρευνα. Οι επιστήμονες μπορούν να συναρμολογήσουν μικρά τμήματα ανθρώπινου εγκεφαλικού ιστού που προέρχεται από βλαστικά κύτταρα σε τρυβλία Petri, και το έχουν ήδη κάνει με περισσότερες από δώδεκα περιοχές του εγκεφάλου.
Αλλά στα τρυβλία, “οι νευρώνες δεν αναπτύσσονται στο μέγεθος που θα αναπτυσσόταν ένας ανθρώπινος νευρώνας σε έναν πραγματικό ανθρώπινο εγκέφαλο”, δήλωσε ο Sergiu Pasca, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και καθηγητής ψυχιατρικής και επιστημών συμπεριφοράς στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ.
Και απομονωμένοι από ένα σώμα, δεν μπορούν να μας πουν τι συμπτώματα θα προκαλέσει ένα ελάττωμα.
Για να ξεπεράσουν αυτούς τους περιορισμούς, οι ερευνητές εμφύτευσαν τις ομαδοποιήσεις ανθρώπινων εγκεφαλικών κυττάρων, που ονομάζονται οργανοειδή, στους εγκεφάλους νεαρών αρουραίων.
Η ηλικία των αρουραίων ήταν σημαντική: ανθρώπινοι νευρώνες έχουν εμφυτευτεί σε ενήλικους αρουραίους στο παρελθόν, αλλά ο εγκέφαλος ενός ζώου σταματά να αναπτύσσεται σε μια ορισμένη ηλικία, περιορίζοντας το πόσο καλά μπορούν να ενσωματωθούν τα εμφυτευμένα κύτταρα.
“Μεταμοσχεύοντάς τα σε αυτά τα πρώιμα στάδια, διαπιστώσαμε ότι αυτά τα οργανοειδή μπορούν να αναπτυχθούν σχετικά μεγάλα, αγγειοποιούνται (δέχονται θρεπτικά συστατικά) από τον αρουραίο και μπορούν να καλύψουν περίπου το ένα τρίτο του (εγκεφαλικού) ημισφαιρίου ενός αρουραίου”, δήλωσε ο Pasca.
– Ηθικά διλήμματα –
Για να ελεγχθεί πόσο καλά οι ανθρώπινοι νευρώνες ενσωματώθηκαν στον εγκέφαλο και το σώμα των αρουραίων, φυσήχτηκε αέρας στα μουστάκια των ζώων, γεγονός που προκάλεσε ηλεκτρική δραστηριότητα στους ανθρώπινους νευρώνες.
Αυτό έδειξε μια σύνδεση εισόδου – η εξωτερική διέγερση του σώματος του αρουραίου επεξεργάστηκε από τον ανθρώπινο ιστό στον εγκέφαλο.
Στη συνέχεια οι επιστήμονες εξέτασαν το αντίστροφο:
θα μπορούσαν οι ανθρώπινοι νευρώνες να στείλουν σήματα πίσω στο σώμα του αρουραίου;
Εμφύτευσαν ανθρώπινα εγκεφαλικά κύτταρα τροποποιημένα ώστε να ανταποκρίνονται στο μπλε φως και στη συνέχεια εκπαίδευσαν τους αρουραίους να περιμένουν μια “ανταμοιβή” νερού από ένα στόμιο όταν το μπλε φως έλαμπε στους νευρώνες μέσω ενός καλωδίου στο κρανίο των ζώων.
Μετά από δύο εβδομάδες, ο παλμός του μπλε φωτός έστελνε τους αρουραίους να τρέχουν προς το στόμιο, σύμφωνα με την έρευνα που δημοσιεύθηκε την Τετάρτη στο περιοδικό Nature.
Η ομάδα χρησιμοποίησε τώρα την τεχνική για να δείξει ότι τα οργανοειδή που αναπτύχθηκαν από ασθενείς με σύνδρομο Τίμοθι αναπτύσσονται πιο αργά και εμφανίζουν λιγότερη ηλεκτρική δραστηριότητα από εκείνα που προέρχονται από υγιείς ανθρώπους.
Η τεχνική θα μπορούσε τελικά να χρησιμοποιηθεί για τη δοκιμή νέων φαρμάκων, σύμφωνα με τον J. Gray Camp του Ινστιτούτου Μεταφραστικής Βιομηχανικής της Roche και την Barbara Treutlein του ETH της Ζυρίχης.
“Μεταφέρει την ικανότητά μας να μελετάμε την ανάπτυξη, την εξέλιξη και τις ασθένειες του ανθρώπινου εγκεφάλου σε αχαρτογράφητη περιοχή”, έγραψε το ζεύγος, που δεν συμμετείχε στη μελέτη, σε μια ανασκόπηση που ανέθεσε το Nature.
Η μέθοδος εγείρει δυνητικά δυσάρεστα ερωτήματα – πόσος ανθρώπινος εγκεφαλικός ιστός μπορεί να εμφυτευτεί σε έναν αρουραίο πριν αλλάξει η φύση του ζώου;
Θα ήταν η μέθοδος ηθική σε πρωτεύοντα θηλαστικά;
Ο Pasca υποστήριξε ότι οι περιορισμοί σχετικά με το πόσο βαθιά ενσωματώνονται οι ανθρώπινοι νευρώνες στον εγκέφαλο του αρουραίου παρέχουν “φυσικά εμπόδια”.
Οι εγκέφαλοι των αρουραίων αναπτύσσονται πολύ ταχύτερα από τους ανθρώπινους, “οπότε ο φλοιός των αρουραίων μπορεί να ενσωματώσει μόνο τόσα πολλά”.
Αλλά σε είδη που βρίσκονται πιο κοντά στον άνθρωπο, αυτά τα εμπόδια μπορεί να μην υπάρχουν πλέον, και ο Pasca δήλωσε ότι δεν θα υποστήριζε τη χρήση της τεχνικής σε πρωτεύοντα θηλαστικά προς το παρόν.
Υποστήριξε ωστόσο ότι υπάρχει “ηθική επιταγή” να βρεθούν τρόποι για την καλύτερη μελέτη και θεραπεία των ψυχιατρικών διαταραχών.
“Σίγουρα όσο πιο ανθρώπινα γίνονται αυτά τα μοντέλα, τόσο πιο άβολα αισθανόμαστε”, είπε.
Αλλά “οι ανθρώπινες ψυχιατρικές διαταραχές είναι σε μεγάλο βαθμό μοναδικά ανθρώπινες. Επομένως, θα πρέπει να σκεφτούμε πολύ προσεκτικά… πόσο μακριά θέλουμε να πάμε με κάποια από αυτά τα μοντέλα προχωρώντας μπροστά”.