Ανθρώπινος εγκεφαλικός ιστός μεγάλωσε μέσα σε ζωντανά ποντίκια

Η ομάδα του Sergiu Pașca στο Stanford δεν έφτιαξε ποντίκι με ανθρώπινο εγκέφαλο. Πήρε νεογέννητα ποντίκια που είχαν γεννηθεί με τον μισό εγκεφαλικό ιστό, καθώς τα ανώτερα τμήματα του εγκεφάλου τους είχαν εμποδιστεί γενετικά να αναπτυχθούν, και άφησε ανθρώπινο εγκεφαλικό ιστό να μεγαλώσει στον χώρο που απέμεινε, ώσπου κατέλαβε γύρω στο 90% του. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στις 16 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό Nature, μετά από αξιολόγηση ομοτίμων (Nature paper, Stanford Medicine).

Γιατί να μας νοιάζει; Γιατί δεν μπορούμε να ανοίξουμε έναν ζωντανό ανθρώπινο εγκέφαλο για να δούμε πώς χτίζεται. Ο φλοιός, το εξωτερικό στρώμα που κάνει τη δουλειά της σκέψης, αναπτύσσεται μήνες μέσα στη μήτρα, κρυμμένος. Ένα εργαλείο που τον αφήνει να μεγαλώσει μέσα σε ένα ζωντανό σώμα, με αίμα και ηλεκτρικά σήματα, είναι κάτι που η νευροεπιστήμη κυνηγά χρόνια.

Το κόλπο ήταν να ανοίξουν χώρο

Ένα «φλοιικό οργανοειδές» είναι ανθρώπινος νευρικός ιστός που καλλιεργείται από βλαστοκύτταρα σε τρυβλίο· μιμείται τον αναπτυσσόμενο φλοιό, χωρίς όμως να είναι «μικρός εγκέφαλος», αφού δεν έχει αγγεία, αισθήσεις ή πλήρη αρχιτεκτονική. Το πρόβλημα ως τώρα ήταν ο χώρος: αν το εμφυτεύσεις σε ποντίκι, ο δικός του φλοιός αναπτύσσεται πιο γρήγορα και το πνίγει.

Η ομάδα το έλυσε ανάποδα. Αντί να βελτιώσει το μόσχευμα, άδειασε το οικόπεδο: εμπόδισε γενετικά την ανάπτυξη των εμβρυϊκών περιοχών που φτιάχνουν τον φλοιό και τον ιππόκαμπο, ώστε τα ποντίκια να γεννιούνται με περίπου 98% λιγότερο από αυτές τις δομές. Σε ηλικία δύο ημερών, τοποθέτησαν στην άδεια κοιλότητα ανθρώπινα οργανοειδή δύο μηνών. Τα αγγεία του ποντικιού τα τροφοδότησαν, ενώ η καταστολή του ανοσοποιητικού απέτρεψε την απόρριψη (Nature paper, The Transmitter).

Σκεφτείτε το σαν φυτώριο που μεταφέρεται από τη γλάστρα σε ένα άδειο, αρδευόμενο οικόπεδο: μπορεί να μεγαλώσει και να συνδεθεί με το περιβάλλον, αλλά δεν γίνεται μόνο του ολόκληρο δάσος.

Τι έδειξε και τι όχι

Το μόσχευμα «έπιασε» σε 25 από τα 29 ζώα, δηλαδή εγκαταστάθηκε επιτυχώς, κι από εκεί μεγάλωσε γρήγορα: σχεδόν πενταπλασιάστηκε μέσα σε έναν μήνα (Nature paper, The Scientist). Οι νευράξονες, οι μακριές προεκτάσεις των νευρώνων που μεταφέρουν το σήμα, έφτασαν μέχρι τον νωτιαίο μυελό, ενώ οι καταγραφές έδειξαν συγχρονισμένες ηλεκτρικές εκρήξεις. Υπήρχε, δηλαδή, ενεργό δίκτυο.

Και έκανε κάποια δουλειά. Σε δοκιμασία λαβύρινθου, τα μοσχευμένα ζώα θυμόνταν καλύτερα πού είχαν ήδη πάει σε σχέση με ποντίκια χωρίς μόσχευμα, μια περιορισμένη βελτίωση της βραχυπρόθεσμης μνήμης (Nature News, ScienceAlert). Ποτέ όμως δεν ξεπέρασαν τα φυσιολογικά ποντίκια, και η μελέτη δεν απέδειξε ότι τα ίδια τα ανθρώπινα κύτταρα ήταν αυτά που έκαναν τη διαφορά (Science News).

Εδώ σταματά ο ενθουσιασμός. Ο ιστός έμεινε σε μεγάλο βαθμό ανοργάνωτος: δεν σχημάτισε τις καθαρές στιβάδες του φυσιολογικού φλοιού και έμοιαζε αναπτυξιακά με έμβρυο μέσης κύησης, όχι με ενήλικο εγκέφαλο (Nature paper, The Transmitter). Τα ζώα δεν εμφάνισαν ανθρώπινη συμπεριφορά ούτε καμία ένδειξη συνείδησης. Όπως σημείωσε η ανεξάρτητη νευροεπιστήμονας Madeline Lancaster, η μεταμόσχευση έγινε αφού ο εγκέφαλος του ποντικιού είχε ήδη αρχίσει να οργανώνεται, γεγονός που δυσκολεύει τα ανθρώπινα κύτταρα να «αναλάβουν» σύνθετη σκέψη (Nature News, Science News).

Πού χρησιμεύει, τότε; Το μοντέλο επιτρέπει να παρατηρήσουμε ανθρώπινα κύτταρα μέσα σε ένα ζωντανό κύκλωμα, κάτι που ούτε τα οργανοειδή στο τρυβλίο ούτε τα κοινά πειραματόζωα προσφέρουν. Η μόνη απόδειξη σχετική με ασθένεια ήταν το πείραμα υποξίας: πέντε ώρες χαμηλού οξυγόνου προκάλεσαν βλάβη στον ανθρώπινο ιστό και προβλήματα ισορροπίας, ένδειξη ότι το μοντέλο μπορεί να αναπαραστήσει την ανθρώπινη ευαισθησία σε έλλειψη οξυγόνου (Nature News, The Transmitter). Τα μοντέλα για αυτισμό, επιληψία ή σχιζοφρένεια, που είναι ο πραγματικός στόχος, μένουν δουλειά του μέλλοντος.

Τι κόστισε αυτό στα ζώα; Περιγράφηκαν ως γενικά λειτουργικά, με λεπτές όμως διαφορές στη βάδιση, την ισορροπία και τη λεπτή κινητικότητα· αναλυτικές καμπύλες επιβίωσης, δείκτες στρες και συστηματικές μετρήσεις ευημερίας δεν δημοσιοποιήθηκαν (NPR). Το πείραμα σταμάτησε προληπτικά γύρω στους έξι μήνες, με μια εξωτερική επιτροπή βιοηθικών και εκπροσώπων ασθενών να παρακολουθεί. Οι διεθνείς οδηγίες ζητούν αυξημένη εποπτεία όταν εμφανιστούν απρόσμενες αλλαγές στη συμπεριφορά ή τη μάθηση, όχι επειδή ο ιστός λέγεται απλώς «ανθρώπινος» (ISSCR guidelines).

Το ανοιχτό ερώτημα το κρατούν ήδη αυτές οι επιτροπές και οι οδηγίες: όσο τα μοσχεύματα θα μεγαλώνουν και θα ωριμάζουν, κάποια στιγμή θα χρειαστεί να οριστεί πότε ένα ζώο με ανθρώπινο εγκεφαλικό ιστό δικαιούται ηθική προστασία. Προς το παρόν, μιλάμε για ποντίκια που περπατούν λίγο ασταθώς και θυμούνται λίγο καλύτερα έναν λαβύρινθο, κουβαλώντας ένα κομμάτι ανθρώπινου φλοιού που δεν έγινε νους.