Șoareci „extratereștri-corticali”: Pot celulele creierului uman să crească în interiorul animalelor?

Într-un laborator din California, Statele Unite, șoarecii se mișcă prin cuștile lor, la fel ca șoarecii. Dar în creierul lor se află milioane de neuroni umani funcționali.

Șoarecii modificați cu celule cerebrale umane stârnesc dezbateri despre neurohibrizi și viitorul cercetării medicale interspecifice.

Cercetătorii de la Universitatea Stanford au implantat celule umane crescute în laborator în șoareci modificați genetic pentru a le lipsi părți ale creierului, inclusiv cortexul cerebral, regiunea externă care joacă un rol major în percepție, mișcare, luarea deciziilor și atenție, relatează Al-Jazeera.

Conform unui studiu publicat în revista Nature, acești așa-numiți „șoareci extratereștri-corticali” ar putea oferi o nouă modalitate de a studia circuitele neuronale și tulburările cerebrale precum schizofrenia, paralizia cerebrală și demența.

A introduce țesut cerebral uman în interiorul unui animal sună ca ceva desprins din Frankenstein de Mary Shelley, dar cât de „umani” sunt acești șoareci, de fapt? Și ce au descoperit cercetătorii?

Iată ce știm.

Cum a funcționat experimentul?

Cercetătorii au modificat genetic șoarecii, astfel încât aceștia s-au născut și au crescut fără cea mai mare parte a cortexului cerebral și a hipocampului vecin, care sunt necesare pentru mișcare, învățare și memorie.

Când animalele aveau două zile, cercetătorii au injectat „organoizi” umani în spațiile goale. Organoizii sunt mase miniaturale de celule cultivate în laborator din celule stem sau țesut tumoral, care imită organe umane reale. Fiecare a fost cultivat din celule stem de la donatori sănătoși și conține aproximativ 100.000 de celule umane.

În total, cercetătorii au eliminat aproximativ 14 milioane de neuroni de șoarece și au adăugat aproximativ 4 milioane de neuroni umani.

Cercetătorii au subliniat că acesta nu este același lucru cu un transplant de creier, iar animalele nu sunt „șoareci care gândesc ca oamenii”.

Au încercat transplanturile pe 29 de șoareci și a funcționat la 25 dintre ei.

Ce s-a întâmplat cu șoarecii?

În decurs de trei luni, țesutul uman a crescut de aproximativ cinci ori în interiorul creierului șoarecilor, s-a conectat la alimentarea lor cu sânge și a umplut peste 90% din cavități.

Șoarecii din „cortexul extraterestru” mergeau și vocalizau în mare parte normal, chiar dacă țesutul uman reprezenta aproximativ jumătate din volumul creierului lor.

Într-un test cu labirint, șoarecii fără țesut uman implantat se rătăceau în mod repetat, în timp ce cei cu celule umane s-au descurcat mai bine, ceea ce sugerează că țesutul uman contribuie la cogniție.

În mod neașteptat, o parte din țesut s-a dezvoltat în neuroni von Economo, care sunt celule lungi și rare, absente în mod normal la șoareci și aproape imposibil de produs în laborator. Aceștia se găsesc la animale extrem de sociale, cum ar fi oamenii, maimuțele, balenele și elefanții.

Experimentul ar putea ajuta, de asemenea, la explicarea paraliziei cerebrale.

În timp ce sugarii umani pot suferi de privare de oxigen ca urmare a complicațiilor mai frecvente în timpul nașterilor mult mai lungi și mai dificile, puii de șoarece rareori suferă de aceasta, ceea ce a făcut ca această afecțiune să fie dificil de studiat la rozătoare.

Când șoarecii modificați, în acest caz, au fost expuși la un nivel scăzut de oxigen, au prezentat leziuni cerebrale, o modificare a mersului și o coordonare slabă a membrelor.

De ce să punem neuroni umani într-un șoarece?

Bolile creierului uman se numără printre cele mai dificil de studiat afecțiuni. Creierul conține aproximativ 86 de miliarde de celule nervoase legate prin trilioane de conexiuni. Barierele etice și de siguranță, împreună cu complexitatea biologică ridicată a creierului, limitează accesul la țesutul cerebral uman viu.

Oamenii de știință au petrecut ani de zile cultivând în schimb „organoizi”: mici grupuri de celule nervoase umane cultivate într-un laborator. Dar acestea nu sunt creiere într-o farfurie. Le lipsesc conexiunile, inputurile și mediul unui creier viu.

Sergiu Pasca, autorul principal al lucrării de cercetare și profesor de psihiatrie și științe comportamentale la Universitatea Stanford, a declarat că acest lucru are potențialul de a oferi cercetătorilor o perspectivă fără precedent asupra creierului uman.

„În ultimele două decenii, s-a încercat construirea de modele ale creierului uman în afara corpului uman”, a spus el.

„Acest lucru nu va înlocui toate modelele pe care le aveam înainte, dar ne va oferi acces la alte aspecte ale funcției creierului uman care altfel ar fi foarte dificil de studiat.”

Care sunt preocupările etice?

Pe măsură ce cercetările privind organoidele cerebrale avansează, cresc și apelurile la reglementări și supravegheri clare, având în vedere întrebările etice sensibile ridicate de aceste tehnologii.

Aceste întrebări se concentrează pe posibilitatea ca grupurile de celule și creierele crescute în afara corpurilor proprietarilor lor să posede capacitatea de a simți sau de a conștientiza și dacă acest lucru poate fi verificat științific.

Cercetătorii au oprit experimentele când celulele nervoase umane implantate în creierul șoarecilor aveau șase luni, înainte ca acestea să poată forma mai multe conexiuni neuronale cu creierul animalelor și înainte ca apariția oricăror semne de conștiență.

John Evans, profesor de sociologie la Universitatea din California, San Diego, care nu a fost implicat în studiu, a declarat că acest experiment nu ridică în sine probleme etice majore, dar oferă dovezi că ar putea fi create și alte animale care ar putea ridica preocupări etice mai serioase.

Stabilirea unor limite clare pentru această cercetare rămâne o provocare.

Potrivit lui Evans, problema constă în lipsa unor puncte de oprire clare pe calea treptată pe care cercetarea ar putea-o urma de la șoareci la primate neumane.

Prin urmare, el a sugerat ca cercetătorii să nu depășească rozătoarele, deocamdată, pentru a evita crearea de organisme neurohibride care combină caracteristici umane și animale și ar putea provoca o controversă etică.