Možgansko tkivo, ki so ga vzgojili v tretji raziskavi, omenjeni v tem članku, na avstrijskem institutu IMBA. Foto: IMBA
Raziskovalcem je uspelo vzgojiti skupek člove??kih nevronov, ti pa so začeli spontano vzpostavljati medsebojne povezave. Dose??ek obeta na področju raziskav alzheimerjeve in parkinsonove bolezni.
Vzgajanje člove??kih mo??ganskih celic v laboratoriju je zadnjih nekaj let v hitrem vzponu. Na ameri??ki univerzi John Hopkins (JH) niso prvi, ki jim je uspelo v petrijevki iznegovati funkcionalno kepo nevronov - poznamo vsaj tri poprej??nje zelo odmevne dose??ke. So pa ustvarili laboratorijski model člove??kih mo??ganov, ki ga lahko proizvajajo kot "po tekočem traku", do tisoče kosov naenkrat, in ki bi lahko postali standardni "laboratorijski mo??gani" za preiskave po vsem svetu, so sporočili z Bloombergove ??ole za javno zdravstvo na JH-ju.
Kako so to storili? Nekaj zdravim, odraslim ljudem so odvzeli ko??ne celice in jih z me??anico kemikalij pretvorili v matične celice. Te so pluripotentne, kar pomeni, da se lahko razvijejo v tako rekoč katero koli tkivo člove??kega telesa. Raziskovalci so jih s posebnimi signali spodbudili, da so izbrale nevronsko razvojno pot.
Postopek reprogramiranja v matične celice je razvil japonski znanstvenik ?inja Jamanaka, ki je za preboj skupaj z Britancem Johnom Gurdonom leta 2012 prejel Nobelovo nagrado za medicino.
Američani so nato celice gojili v goji??ču s kisikom in hranili ter pustili, da so se mno??ile in razvijale dva meseca. Obliko je zagotavljala posebna gelasta gojitvena podlaga. Rezultat je ravno dovolj velik skupek, da ga lahko vidimo s prostim očesom, 350 mikrometrov oziroma premer očesa navadne hi??ne muhe.
Lahko bi se mno??ile ??e dlje, a tkivo ne bi doseglo prav veliko večjega obsega, saj hranilne snovi ne bi mogle prodreti dovolj globoko vanj. Za to bi "mini mo??gani" potrebovali ??ilje, in ker le-tega nimajo, jih tudi ne moremo poimenovati organ, temveč le skupek tkiva.
Kaj zmorejo "mini mo??gani"
Znotraj skupka so se razvili ??tirje različni tipi mo??ganskih celic (nevronov) in dva tipa podpornih celic: astrociti, torej krvno-mo??ganske pregrade, in oligodendrociti. Ti so po opa??anjih JH-ja ??e začeli proizvajati izolacijski material mielin, ki se je začel ovijati okoli nevritov, "anten" ??ivčnih celic. ?e več: raziskovalci so "mini mo??gane" postavili na merilno napravo iz elektrod in jih opazovali. Ugotovili so, da so ti samodejno začeli proizvajati električno napetost. ??ivčne celice so začele spontano komunicirati druga z drugo v obliki električnih signalov.
Poligon za preizku??anje zdravil
 Za radirko veliko mo??gansko tkivo, kot so ga vzgojili na univerzi v Ohiu. Foto: Ohio State University
Zadeva lahko postane zelo uporabna, sporočajo z univerze. Najprej zato, ker lahko proizvedejo po sto tak??nih standardnih testnih primerkov v eni sami petrijevki. Nato zato, ker lahko na njih testirajo učinke različnih kemikalij ali zdravil. To je ena največjih ovir znanosti o mo??ganih: testiranje na ljudeh je nemogoče oziroma zelo, zelo omejeno. ?e bi tvegana zdravila preizku??ali na določeni osebi, bi ji lahko nepovratno uničile dele mo??ganov ali celo ??ivljenje. Nevroni se namreč načeloma ne obnavljajo.
Drugič, tak??ni vzorci so lahko uporaben poligon za gensko testiranje. Osnovni vzorec ko??e lahko namreč odvzamejo osebam z alzheimerjevo ali parkinsonovo boleznijo in morebitno gensko okvaro replicirajo tudi v "mini mo??ganih". Isto korist vidijo tudi za multiplo sklerozo in avtizem. Ne nazadnje, tudi za raziskave mikroencefalije, predvsem način povezanosti z virusom Zika.
"Ne trdimo, da imamo prvi mo??ganski model, niti da imamo najbolj??ega. Je pa najbolj standardiziran. In ko testira?? zdravila, je nujno, da so vzorci med seboj kar se da podobni, da so lahko končni izidi primerljivi," je izjavil vodja raziskave Thomas Hartung.
Manj mrtvih mi??i
 Kaj je tisto, kar določa človeka kot osebo, kot posameznika? Raziskava podreza tudi v to staro filozofsko vpra??anje. Foto: Reuters
Veliko mo??ganskih raziskav se izvaja na laboratorijskih ??ivalih tako zaradi etičnih zadr??kov raziskav na ljudeh kot zaradi cene. ?e bi "mini mo??gani" postali standard po svetu, bi s tem analitično smrt prihranili stotinam tisočev primerkov, navajajo na JH-ju. Poleg tega bi bile lahko ??e kakovostnej??e: le za manj??i del "mi??jih" raziskav se na koncu izka??e, da veljajo tudi za človeka.
"95 odstotkov zdravil, ki se na glodavcih izka??ejo kot obetavne, pade na človeku," je izjavil Hartung. "Modeli na osnovi glodavcev so uporabni, toda ljudje pač nismo 70-kilogramske podgane. Tudi kepe celic nismo, toda informacije, ki jih pridobimo od njih, so pogosto precej bolj uporabne kot tiste od mi??i," je nadalj.
Z raziskavami na podganah so denimo ugotovili, da se lahko mo??gane obnavlja z matičnimi celicami.
Poprej??nje raziskave
Lansko poletje so prav tako ameri??ki raziskovalci z Ohio State University vzgojili ??e večji primerek laboratorijskih člove??kih mo??ganov, velik kot radirka. Bil je le eden, toda primerljiv z osnovo mo??ganov, kakr??no bi na??li v 5 tednov starem zarodku. Poimenovali so ga organoid, saj je bil precej bolj diferenciran - imel je ??e nastavke za razvoj ??tevilnih različnih tkiv. Denimo, zametke hrbtenjače, vseh glavnih območij mo??ganov, veznega tkiva za komunikacijo in celo retino, nastavek za mre??nico z vidnim ??ivcem. Toda tako kot v zgornjem primeru tudi tukaj ni razvitega kardiovaskularnega sistema. Organoid so vzgajali 15 tednov in v prihodnosti bodo v Ohiu iskali metodo, kako poskrbeti, da se v tem tkivu razvije tudi krvo??ilje.
Za grah veliko strukturo, ki naj bi bila podobna mo??ganom 9-tedenskega ploda, so leta 2013 vzgojili na avstrijskem institutu za molekularno biologijo (IMBA), izide pa objavili v reviji Nature. Tudi ta primer je izkazal razvoj hipokampusa, mo??ganske skorje in drugih struktur. "??iveti" so ga pustili kar eno leto, toda zaradi pomanjkanja biolo??kega podpornega sistema ni dosegel velikosti več kot ??tiri milimetre.
Tak??en razvoj vzbuja vpra??anje definicije človeka oziroma osebe. ?e namreč človekova zavest nastaja kot skupek električnih signalov v mo??ganih ter tamkaj??njih kemičnih reakcij, kaj bi se zgodilo, če bi znanstvenikom naposled uspelo v tak??ne laboratorijske primerke napeljati tudi kardiovaskularni sistem in jih v polnosti razviti? Do tak??nega razvoja pa je najbr?? ??e izjemno dolgo, ne nazadnje zato, ker so mo??gani ena najbolj zapletenih "naprav" sploh.
Veliko evropsko znanstveno sodelovanje ??e dolgo posku??a posnemati delovanje člove??kih mo??ganov, a do zdaj mu je uspelo doseči le kratko računalni??ko simulacijo izjemno tankega re??nja mi??jih mo??ganov.
|
