S-a descoperit că țesutul asemănător creierului derivat din celule stem umane se integrează cu creierul șobolanilor nou-născuți și le influențează comportamentul, potrivit unui nou studiu publicat în Nature pe 12 octombrie 2022.
Descoperirile ne ajută să creăm mai ușor modele precise ale bolilor neuropsihiatrice umane.
Organoizii nu numai că s-au integrat, dar au crescut și și-au afișat funcționarea în creierul rozătoarelor.
În noul studiu, organoizii creierului uman au fost inserați în cortexul somatosenzorial al șobolanilor nou-născuți (în vârstă de trei până la șapte zile) de către profesorul Sergiu Pașca și colegii săi de la Universitatea Stanford.
Această regiune este responsabilă de primirea și procesarea datelor senzoriale din tot corpul, inclusiv cele de la atingere.
După ce i-au lăsat să crească timp de 140 de zile, ei au descoperit că organoizii s-au dezvoltat, s-au integrat parțial în circuitele neuronale și au funcționat în creierul rozătoarelor.
De fapt, organoizii s-au dezvoltat pentru a reprezenta în cele din urmă aproximativ o șesime din creierul șobolanilor, cam dimensiunea unui bob de mazăre susțin cercetătorii.
Celulele nervoase umane crescute de șobolani sunt de aproximativ șase ori mai mari decât cele generate în afara corpului (adică într-o eprubetă).
Cercetătorii folosesc lumina albastră şi recompense pentru a controla comportamentul șobolanilor. Când aplicau lumină albastră neuronilor măriți în timpul unei sarcini de antrenament cu recompensă, cercetătorii au descoperit că activarea neuronilor umani i-a determinat pe șobolani „să dea cu limba” pentru o recompensă de apă. Acest lucru a dovedit că țesutul de șobolan și țesutul uman s-au integrat la nivel de circuit și au controlat comportamentul animalului.
„Ceea ce este important și nou este că organoizii transplantați primesc intrări senzoriale, iar activarea lor optogenetică (activată de lumină) ar putea determina comportamentul șobolanilor în timpul căutării recompensei”, dezvăluie Dr. Agnieszka Rybak-Wolf, șeful Organoids Technology Platform, Centrul Max Delbrück pentru Medicină Moleculară din Berlin, care nu face parte din studiu.
În plus, cercetătorii au atins mustățile șobolanilor de pe partea opusă a organoidului, ceea ce a declanșat un grup de neuroni din organoid să reacţioneze. Acest lucru a demonstrat că neuronii transplantați ar putea răspunde la stimularea senzorială.
Cercetătorii anticipează că creșterea organoizilor din creierul uman la o altă specie ne va aduce un pas mai aproape de a vedea în mod non-invaziv în interiorul minții umane, cel puțin „neinvaziv” pentru oameni.
În timpul studiului, cercetătorii au implantat organoizi din celulele stem ale persoanelor cu sindrom Timothy. Această boală genetică rară provoacă tulburări ale spectrului autist și defecte cardiace. Organoizii au evidențiat cu succes defectele neuronale, demonstrând că noua metodă ar putea fi promițătoare în căutarea unor tratamente pentru tulburări de neurodezvoltare.
Totuși, „va trebui depusă mai multă muncă pentru a ne asigura că acest sistem este un model robust pentru dezvoltarea creierului și tulburările de neurodezvoltare”, a spus profesorul Tara Spires-Jones de la Universitatea din Edinburgh, Centrul Discovery Brain Sciences într-un document care însoțește studiul.
„Întrebările esențiale se referă la dacă un organoid poate avea conștiință și statut moral”, au spus J. Gray Camp și Barbara Treutline, experți în organoizi care nu fac parte din studiu.
Potrivit echipei de cercetare, nu au existat diferențe de comportament între șobolanii cu și fără grefe de creier uman. În plus, țesutul creierului uman, căruia ȋi sunt necesari ani pentru a ajunge la maturitate, nu se poate dezvolta foarte mult, având în vedere durata scurtă de viață a șobolanilor.
Injectarea organoidelor din creierul uman în primate este următorul pas logic, deoarece acestea au creier care poate reține mai mult țesut cerebral uman decât șobolanii și trăiesc mult mai mult. Acest lucru ar permite celulelor creierului să se dezvolte.
Cu toate acestea, Paşca exclude această idee, „Transplantul în primate nu este ceva ce am face sau să încurajam pe alţii să o facă. Creierul primatelor este mai asemănător cu creierul uman şi acest lucru ar fi foarte controversat.”
Organoizii creierului, care sunt creați din celule stem umane, sunt adesea etichetați greșit drept „mini-creier”.
Atunci când cresc în afara corpului, organoizilor le lipsește interconexiunea găsită în creaturile vii, ceea ce nu ajută la dezvoltarea lor. Capacitatea lor de a simula tulburări ale creierului care sunt complicate genetic și definite comportamental este limitată.
Noul studiu avansează în înțelegerea organoizilor care în cercetările anterioare se concentrau pe creierul de șobolani adulți şi nu s-au maturizat cu succes.
Prin urmare, noua metodă ne poate permite să identificăm trăsături ale bolilor în celulele derivate de la pacient care erau anterior inaccesibile.
Articol de Răzvan Lupu
