Το Στάνφορντ μεταμόσχευσε ανθρώπινο εγκεφαλικό ιστό σε ποντίκια

Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ μεταμόσχευσαν εργαστηριακά καλλιεργημένο ανθρώπινο εγκεφαλικό ιστό σε ποντίκια που είχαν τροποποιηθεί γενετικά ώστε να στερούνται το μεγαλύτερο μέρος του εγκεφαλικού τους φλοιού, δημιουργώντας υβριδικά ζώα των οποίων ο εγκέφαλος αποτελείται κατά το ήμισυ από ανθρώπινο ιστό. Πρόκειται για μια εξέλιξη που, σύμφωνα με τους ερευνητές, θα μπορούσε να αλλάξει τα δεδομένα στη μελέτη ψυχιατρικών και νευροαναπτυξιακών διαταραχών.

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε την Τετάρτη στο περιοδικό Nature, περιγράφει πώς η ομάδα με επικεφαλής τον νευροεπιστήμονα Sergiu Pașca καλλιέργησε τρισδιάστατες συστάδες ανθρώπινων φλοιωδών νευρώνων, γνωστές ως οργανοειδή, από επαναπρογραμματισμένα κύτταρα δέρματος, και στη συνέχεια τις τοποθέτησε χειρουργικά σε νεογέννητα ποντίκια των οποίων ο εγκεφαλικός φλοιός και ο ιππόκαμπος είχαν εξαλειφθεί γενετικά κατά την ανάπτυξη. Μέσα σε τρεις μήνες, ο ανθρώπινος ιστός επεκτάθηκε καλύπτοντας πάνω από το 90 τοις εκατό του όγκου του φλοιού, σχηματίζοντας λειτουργικές συνδέσεις σε ολόκληρο το νευρικό σύστημα του ποντικιού και επεκτείνοντας προβολές μέχρι τον νωτιαίο μυελό.reuters+3

Πώς λειτουργεί

Οι ερευνητές ονομάζουν τα ποντίκια που προέκυψαν "ξενοφλοιώδη". Προηγούμενες προσπάθειες μεταμόσχευσης ανθρώπινων νευρώνων σε εγκεφάλους τρωκτικών ήταν περιορισμένες, επειδή οι ανθρώπινοι νευρώνες αναπτύσσονται περίπου 20 φορές πιο αργά από τους νευρώνες των ποντικιών, με αποτέλεσμα να μην μπορούν να ανταγωνιστούν για τον χώρο καλωδίωσης. Αφαιρώντας γενετικά τα κύτταρα που κανονικά θα σχημάτιζαν τον φλοιό του ποντικιού, η ομάδα του Pașca έδωσε στον ανθρώπινο ιστό τον χώρο και τον χρόνο να αναπτυχθεί.npr

"Ο χώρος που καταλαμβάνεται κανονικά από τον φλοιό του ποντικιού μας επέτρεψε να μεταμοσχεύσουμε ανθρώπινα φλοιώδη οργανοειδή λίγο μετά τη γέννηση και έδωσε στον ανθρώπινο ιστό περιθώριο να αναπτυχθεί εκτενώς", δήλωσε ο Pașca. Παρά το γεγονός ότι τους έλειπε περίπου ο μισός όγκος του εγκεφάλου τους, τα τροποποιημένα ποντίκια ήταν εκπληκτικά λειτουργικά πριν από τη μεταμόσχευση, γεγονός που αποδεικνύει την πλαστικότητα του αναπτυσσόμενου εγκεφάλου.iflscience+1

Τα μοσχεύματα παρήγαγαν επίσης σπάνιους νευρώνες von Economo, μεγάλα κύτταρα που εμπλέκονται στην κοινωνική νόηση και την μετωποκροταφική άνοια, τα οποία δεν είχαν δημιουργηθεί ποτέ πριν σε ζωντανό εργαστηριακό μοντέλο.sciencealert+1

Ένα νέο παράθυρο στη νόσο

Σε συμπεριφορικά τεστ, τα ποντίκια με εξαντλημένο φλοιό που έλαβαν ανθρώπινα οργανοειδή απέδωσαν καλύτερα σε δοκιμασίες λαβυρίνθου μνήμης εργασίας σε σχέση με εκείνα χωρίς μεταμοσχεύσεις, πλησιάζοντας το επίπεδο των φυσιολογικών ποντικιών. Όταν εκτέθηκαν σε χαμηλά επίπεδα οξυγόνου, μια κατάσταση που τα ποντίκια συνήθως ανέχονται καλά αλλά που μπορεί να προκαλέσει εγκεφαλική παράλυση στον άνθρωπο, τα ξενοφλοιώδη ποντίκια εμφάνισαν νευρική βλάβη και διαταραχές στη βάδιση, μιμούμενα μια καθαρά ανθρώπινη ευπάθεια.thetransmitter+3

"Η ψυχιατρική έχει ένα από τα χαμηλότερα ποσοστά επιτυχίας στις κλινικές δοκιμές", δήλωσε ο Pașca σε συνέντευξη Τύπου. "Φάρμακα που φαίνεται να λειτουργούν πολύ καλά σε ζωικά μοντέλα αποτυγχάνουν δραματικά στην κλινική πράξη. Αυτό μας λέει ότι μας λείπουν πολλές πληροφορίες για την ανθρώπινη βιολογία".bbc

Ηθικό πεδίο

Οι ερευνητές τόνισαν ότι αυτά δεν είναι ποντίκια με ανθρώπινο εγκέφαλο. Τα ζώα διατηρούν τα αισθητήρια όργανα και τις υποφλοιώδεις δομές του ποντικιού, ενώ ο μεταμοσχευμένος ιστός στερείται της πολυεπίπεδης αρχιτεκτονικής ενός ώριμου ανθρώπινου φλοιού. Η ομάδα τερμάτισε σκόπιμα τα πειράματα πριν οι ανθρώπινοι νευρώνες φτάσουν σε ένα αναπτυξιακό στάδιο που σχετίζεται με δείκτες συνείδησης.newscientist+2

Ωστόσο, εξωτερικοί ειδικοί δήλωσαν ότι το έργο ανοίγει νέο ηθικό πεδίο. "Αυτό μας εισάγει σε νέες γκρίζες ζώνες για τις οποίες δεν υπάρχουν σαφείς ηθικές κατευθυντήριες γραμμές ή κανόνες", δήλωσε η βιοηθικός του Πανεπιστημίου Duke, Nita Farahany, η οποία δεν συμμετείχε στη μελέτη. Ο Hongkui Zeng από το Ινστιτούτο Allen προειδοποίησε ότι παρόμοιες διαδικασίες σε μεγαλύτερα ζώα με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής θα προκαλούσαν πολύ πιο σοβαρές ανησυχίες.npr

Ο Pașca αναγνώρισε την ένταση, αλλά επεσήμανε το κόστος της αδράνειας. "Οι νευρολογικές και ψυχιατρικές διαταραχές επηρεάζουν σχεδόν έναν στους πέντε ανθρώπους", είπε, "και για πολλές από αυτές τις παθήσεις δεν κατανοούμε ακόμη αρκετά καλά τη βασική βιολογία ώστε να αναπτύξουμε αποτελεσματικές θεραπείες".reuters