Oamenii de știință au crescut țesut cerebral uman în șoareci cărora le lipsește aproape tot cortexul

Cercetătorii au reușit să integreze țesut cerebral uman crescut în laborator în creierul unor șoareci cărora le lipsește aproape întreg cortexul cerebral. Organoidele umane nu doar că au supraviețuit după transplant, ci au crescut considerabil și au format conexiuni funcționale cu sistemul nervos al animalelor.

Experimentul, realizat de o echipă de la Stanford Medicine și publicat în revista Nature, oferă un nou model pentru cercetarea unor afecțiuni neurologice și neurodezvoltării. Cercetătorii spun că metoda ar putea permite studierea mai precisă a unor boli precum autismul sever, epilepsia, schizofrenia și paralizia cerebrală, dar și testarea unor potențiale tratamente.

Șoarecii au fost modificați astfel încât să le lipsească aproape tot cortexul

Pentru experiment, oamenii de știință au creat o linie specială de șoareci modificați genetic. Animalele se dezvoltau fără cea mai mare parte a cortexului cerebral și a hipocampului, regiunea implicată în formarea memoriei. La maturitate, creierul acestor șoareci conținea doar aproximativ 2% din cantitatea de țesut cortical întâlnită la un șoarece obișnuit.

În spațiul astfel eliberat, cercetătorii au transplantat organoide corticale umane. Acestea sunt mici structuri tridimensionale formate din celule cerebrale cultivate în laborator, obținute inițial prin transformarea celulelor umane în celule stem și apoi prin dirijarea dezvoltării lor către țesut asemănător celui din cortex.

Organoidele, dezvoltate timp de aproximativ două luni înainte de transplant, conțineau în jur de 100.000 de celule fiecare. Cercetătorii le-au implantat în creierul unor șoareci nou-născuți, la doar două zile după naștere.

Rezultatul a fost mai amplu decât sperau oamenii de știință. La trei luni după transplant, peste 90% din volumul țesutului cortical din creierul acestor animale provenea din țesut uman. Celulele umane au continuat să se dezvolte și au format conexiuni cu neuronii șoarecilor, iar fibrele nervoase au ajuns inclusiv către măduva spinării.

Cercetătorii au observat și că șoarecii cu țesut cortical uman aveau rezultate comportamentale în general similare cu cele ale șoarecilor normali de aceeași vârstă, la trei până la șase luni după transplant. Asta sugerează că țesutul uman a reușit să se integreze într-un sistem nervos viu fără să producă modificări comportamentale majore.

Vezi și:

Cum interpretează creierul sensul cuvintelor. Un studiu inspirat de AI arată ce rol au neuronii implicați în memorie

ADN-ul circular ascunde o vulnerabilitate a celulelor canceroase. Descoperirea care ar putea deschide o nouă cale pentru tratamente

Experimentul ar putea ajuta la testarea unor tratamente pentru boli neurologice

Unul dintre cele mai interesante rezultate a apărut atunci când cercetătorii au testat modul în care țesutul uman reacționează la lipsa oxigenului. Șoarecii cu țesut cortical uman au fost expuși timp de cinci ore la un nivel scăzut de oxigen. Țesutul uman a suferit leziuni importante, iar animalele au prezentat probleme în menținerea mersului și echilibrului.

În schimb, șoarecii normali și cei cărora le lipsea cortexul, dar nu aveau transplantul uman, au fost aproape neafectați. Diferența le-ar putea permite cercetătorilor să studieze mai bine de ce celulele cerebrale umane sunt atât de vulnerabile la lipsa oxigenului, inclusiv în situații asociate cu paralizia cerebrală.

Modelul are însă și o altă particularitate importantă. În țesutul uman transplantat au fost identificate celule nervoase extrem de rare, numite neuroni von Economo. Acestea au fost observate anterior în creiere umane analizate după moarte, dar nu au putut fi produse în cultură în laborator. Ele apar în regiuni ale creierului asociate cu conștientizarea socială și luarea deciziilor și sunt întâlnite și la unele animale cu creiere mari și comportament social complex.

Pentru cercetători, posibilitatea de a obține astfel de celule din țesutul unui pacient și de a le studia într-un organism viu este deosebit de importantă. Organoidele pot păstra caracteristicile genetice ale persoanei de la care provin, ceea ce ar putea permite analizarea modului în care anumite mutații afectează dezvoltarea și funcționarea circuitelor cerebrale.

Stanford Medicine spune că noul model ar putea fi folosit pentru cercetarea unor afecțiuni precum schizofrenia, epilepsia, autismul și paralizia cerebrală. În cazul unei boli, cercetătorii ar putea introduce în șoareci organoide derivate din celulele unui pacient, apoi să urmărească modificările la nivel celular și al circuitelor nervoase și să testeze potențiale tratamente.

Totuși, experimentul nu înseamnă că oamenii de știință au creat șoareci cu un „creier uman”. Este vorba despre integrarea unor organoide corticale umane într-un creier de șoarece modificat genetic. Echipa Stanford subliniază, de asemenea, că cercetarea a fost realizată cu implicarea unor specialiști în etică, neurobiologie, filosofia științei și drept, tocmai pentru a analiza implicațiile acestui tip de experiment.

Google Japonia a inventat tastatura cu 116 taste pe benzi rulante. Cum funcționează dispozitivul neobișnuit și pe cine ajută