Evo šta ćete naučiti kada pročitate ovu priču:
- Po prvi put u povijesti, naučnici su uspjeli utjecati na ponašanje druge životinje koristeći ljudske moždane stanice, nazvane organoidi, koje su uzgojene u mozgu embriona štakora.
- Organoidi mozga uzgajaju se u laboratoriji iz doniranih ćelija i sve se više koriste za proučavanje – i nadamo se da će razviti tretmane za bolesti mozga.
- Međutim, postoje etička pitanja, kako u vezi s uzgojem moždanih organoida općenito, tako i u odnosu na njihovu transplantaciju u druge životinje.
Naučnici su uspješno transplantirali nakupine ljudskih stanica, nazvane moždani organoidi, u mozgove embrionalnih pacova. Zatim su gledali kako ovi organoidi prerastaju u milione ćelija, povezuju se sa dovodom krvi i spajaju se u mozgove pacova. Kada su naučnici pogladili pacove brkove, ljudske moždane ćelije su zasvetlele kao odgovor; a kasnije kada su laserom stimulisali ljudske ćelije, pacov je ustao i popio vodu.
Ovaj eksperiment iz oktobra 2022. prvi je put da je ljudski organoid mogao da utiče na ponašanje druge vrste. Bila je to nevjerojatna demonstracija kako moždani organoidi, nekada uzgajani samo u istraživačkim laboratorijama, mogu funkcionirati u stvarnom životu. Rezultati nude zadivljujuću priliku da se modelira ljudski mozak sa realističnijom preciznošću nego ikada prije i pronađu lijekove za teške bolesti mozga. Međutim, ovo sa sobom nosi i neka etička pitanja.
Organoidi mozga su razvijeni da riješe centralnu dilemu u neuronauci – ne postoje realni modeli ljudskog mozga. Mozak miševa, pacova, pa čak i primata može naučiti naučnike nekoliko stvari o načinu na koji mozak radi, ali ništa se ne može porediti sa složenošću ljudskog mozga, osobinom koja ga izdvaja od svih drugih organa.
Naučnici već dugo pokušavaju uzgajati modele ljudskog mozga u laboratoriju. Razvoj organoida označio je veliki napredak u ovoj oblasti. Ovi trodimenzionalni delovi tkiva potiču od matičnih ćelija i samoorganizuju se u male delove tkiva, ponekad sa različitim tipovima ćelija. Prve iteracije, uzgojene u Petrijevim zdjelicama, bile su otežane nedostatkom krvotoka i neuronskih veza. Ćelije u centru bi uvele i umrle bez potrebnog kiseonika i hranljivih materija. Postojala su i značajna ograničenja za ono što se moglo naučiti bez senzornih inputa i neuronskih izlaza.
Prije nekoliko godina, naučnici su riješili ove probleme kada su uspješno implantirali organoid u mozak glodara. Nakon kupanja u krvi, organoid je rastao i formirao neuronske veze sa mozgom životinje. Zatim, četiri godine kasnije, postignuta je još jedna prekretnica jer su naučnici dokazali da implantirani organoid može uticati na ponašanje životinje.
U ovom trenutku, naučnici ne vjeruju da su stvorili naučno-fantastičnu verziju hibrida čovjeka i glodara ili najinteligentnijeg pacova na svijetu. Današnji organoidi su premali da bi simulirali unutrašnje funkcionisanje ljudskog mozga. Tipični organoid sadrži samo jedan do tri miliona neurona, što je nekoliko redova veličine manje od stvarnog ljudskog mozga, koji sadrži desetine milijardi neurona. Osim toga, organoidi nisu organizirani kao mozak, već kao pojedinačne regije – ne funkcioniraju kao cjelina. Čak i nakon što su implantirani pacovima, naučnici kažu da oni nikada neće moći da narastu dovoljno veliki i složeni da oponašaju čoveka.
Godine 2021. Nacionalne akademije sazvale su grupu naučnika, etičara i vjerskih vođa kako bi razgovarali o etičkim pitanjima s organoidima ljudskog mozga. Jedna od prvih stvari oko koje su se složili bila je da prestanu nazivati moždane organoide “mini-mozgom”, kaže Hank Greely, profesor prava na Stanfordu.
“Čini se malo vjerojatnim da će pacov kvadrat E jednako MC ili ustati na zadnje noge i reći: ‘Zdravo! Ja sam Mickey'”, kaže Greely. “Niko se ne brine da će to učiniti na glodarima, ali ako to pokušate na šimpanzi, onda bismo trebali razgovarati.”
Zabrinjavajuće, kako se naučnici približavaju preciznom oponašanju ljudskog mozga, počet će prelaziti etičke granice. Verovatno se podrazumeva da se mozak razlikuje od svih drugih organa u telu. Kada bi naučnici implantirali ljudske ćelije bubrega u bubreg miša, teško da bi podigao obrvu, ali mozak ima drugačiji status. Naročito u zapadnim kulturama, skloni smo povezivanju mozga sa centrom našeg identiteta.
“Mozak kontrolira našu slobodnu volju, način na koji donosimo odluke i način na koji doživljavamo svijet”, kaže Karen Rommelfanger, direktorica neuroetičkog programa u Emoryju. “To je ono što čini mozak drugačijim od bilo kojeg drugog organa, ne samo biološki nego i kulturološki.”
Prva dva pitanja na koja se treba obratiti su mogu li organoidi razviti svijest i da li bismo znali za to da jesu. Rommelfanger kaže da je “veliko zastrašujuće pitanje, kako organoidi postaju složeniji, mogu li postati svjesni?”
Zabrinutost je vjerovatno ukorijenjena u istraživanjima koja pokazuju da se spontani električni signali javljaju u ovim dijelovima ćelija. Naučnici su 2019. objavili istraživanje koje pokazuje da se električna aktivnost može izmjeriti u organoidu mozga. Pričvršćivanjem elektroda na strukturu tkiva, otkrili su valove sličnih frekvencija kao alfa, gama i delta valovi koji se generiraju u ljudskom mozgu. Osim toga, uočeni obrazac paljbe sugerirao je da različite oblasti međusobno razgovaraju. Naučnici su bili šokirani nalazima i pripisali su ih novom protokolu nutrijenata koji omogućava organoidima da duže prežive i da se razvijaju složenije. Organoidi u ovom eksperimentu razvili su specijalizirane stanice zvane glia, a njihovi neuroni razvili su razgranate dendrite.
Nije teško zamisliti da će u budućnosti naučnici dovoljno usavršiti svoje tehnike da organoid učine još složenijim. A kada to učine, mnogi se slažu da ih moramo pratiti. Jedini problem je što ne postoji empirijsko mjerenje svijesti. Naučnici i lekari još uvek ne mogu da se slože oko toga da li osoba u komi ima bilo kakav nivo toga. Mjerenje u samostojećem organoidu stvara dodatne izazove.
Najbolje što sada mogu da uradim je da posmatram životinje sa implantiranim organoidima u mozgu. Izvještaj Nacionalne akademije sugerira da postoje mjere zaštite za praćenje promjena u ponašanju životinja koje bi mogle ukazivati na bol ili promijenjeno stanje svijesti. Što se tiče bola, naučnici mogu uočiti izmijenjene reflekse ili navike u ishrani i piću. Oni također mogu pomno promatrati životinje kako bi vidjeli da li se počinju ponašati drugačije, na načine koji nisu tipični za tu vrstu.
Osim toga, izvještaj Nacionalne akademije predlaže korištenje malo drugačije verzije informiranog pristanka za donatore tkiva čije ćelije završavaju kao moždani organoidi implantirani u mozgove životinja. Organoidi su izvedeni iz doniranih ćelija uzetih iz biopsija kože, hirurških resekcija, krvi, pa čak i urina. Federalni propisi trenutno zahtijevaju informirani pristanak prije nego što istraživači mogu koristiti donirano tkivo za istraživanje, ali neki misle da bi trebalo postojati dodatne odredbe za tkivo koje se koristi u organoidima mozga.
Greely kaže da ohrabruje naučnike da informišu donatore da će njihove donirane ćelije biti pretvorene u organoide mozga i možda presađene u životinje koje nisu ljudi. Prema njegovim riječima, zbog toga se ponekad predomišljaju. Neobavještavanje donatora tkiva predstavlja dodatni rizik od nepoštovanja vrijednosti donatora, otuđenja budućih davalaca, pa čak i smanjenja javne podrške nauci.
Rusty Gage, neuroznanstvenik sa Salk instituta u San Diegu, bio je prvi koji je implantirao ljudske organoide u glodare. On kaže da naučnici i etičari treba da paze na ova pitanja kako organoidno polje napreduje i poboljšava. Važno je “nastaviti razgovor”, kaže on.
Izvještaj Nacionalnih akademija pažljivo je istaknuo da su ovi etički rizici uravnoteženi prednostima korištenja organoida mozga za bolje razumijevanje bolesti mozga. Trenutno postoji velika potreba za ublažavanjem patnje povezane s ovim bolestima, od kojih se mnoge još uvijek ne liječe.
Organoidi su pokazali veliko obećanje u modeliranju svojstava bolesti. U nedavnoj studiji implantata na štakorima, istraživači su generisali organoide od pacijenata sa retkom genetskom bolešću zvanom Timotijev sindrom i posmatrali probleme u neuronima dok su rasli. Rezultati su bili obećavajući, nudeći novi model bolesti na kojem se testiraju tretmani. U eksperimentu u kojem su organoidi pokazali spontanu električnu aktivnost, naučnici su razvili verzije napravljene od druge rijetke genetske bolesti zvane Rettov sindrom i vidjeli obrasce pokretanja neurona koji su ličili na napad.
Gage se nada da ćemo u budućnosti moći napraviti organoide kako bismo stvorili preciznu medicinu na sličan način na koji se danas osmišljavaju tretmani raka. Organoid napravljen od moždanih ćelija pacijenta može se testirati različitim tretmanima kako bi se pronašao onaj koji radi.
Dok naučnici marširaju na izgradnji boljih verzija ovih modela, rizici će se morati pažljivo odmjeriti u odnosu na koristi. “Ono što pokreće ovo je nepoželjnost da postanete dr Frankenštajn”, kaže Greely. “To je olakšanje ljudske patnje.”
Monique Brouillette je slobodna spisateljica koja piše o biologiji.
Preuzeto sa: www.popularmechanics.com
