Zamislite kad bi se izgubljeni, degenerisani ili oboljeli djelovi mozga mogli ponovo uzgojiti u laboratoriji i transplantirati za novi život.

Foto: Ilustracija/Pixabay.com

Naučnici Univerziteta Kalifornija u San Dijegu približili su nas toj mogućnosti.

Istraživači već mnogo godina koriste matične ćelije u istraživanju i napretkom tehnologije uspjeli su da uzgoje ljudske organe i čak mali ljudski mozak. Ovaj "mozak u petrijevoj šolji", minijaturne moždane strukture, zovu se cerebralni organoidi, model na kojem naučnici izvode studije neodržive na miševima.

Njihov klinički potencijal je ogroman – od modeliranja bolesti i testiranja različitih terapija do potencijalnog nadomještanja izgubljenog ili oštećenog nervnog tkiva.

Organoidi reagovali na impulse svjetlosti

Dok se uzgoj ljudskih organa, poput jetre, pokazao uspješnim, njihovo transplatiranje u novo tijelo je problematično, jer neka tijela prosto odbijaju nove organe. Studija objavljena krajem decembra iznosi detalje uzimanja organoida ljudskog mozga i njihovog implantiranja u pacove po prvi put. Naučnici su dodatno otkrili da su mini ljudski mozgovi počeli da prave veze sa mozgom pacova, formirajući puteve između organoida i neurona ovog glodara, piše Tweaktown.com.

Nova studija detaljiše kako su istraživači po prvi put mogli da vide odgovore pacova kad su ih izložili različitim testovima. Naučni tim implantirao je ljudske mozgove miševima u eksperimentu mjerenja odgovora subjekta na vid, miris i dodir. Na primjer, palili su im jarko bijelu svjetlost i posmatrali odgovor različitih ćelija unutar ljudskog mini mozga. Uspjeli su da izmjere značajan električni skok koji je praćen sve do vizuelnog korteksa mozga.

Ljudski kortikalni organoidi ili mini mozgovi transplantirani kod miševa ne samo što su se povezali sa vaskularnim sistemom domaćina, reagovali su na impulse jarke bijele svjetlosti kojima su tokom testa obasjavane oči subjekata, na sličan način kao i okolno moždano tkivo, piše "Sajens alert".

Prvi put potvrđene funkcionalne veze u transplantiranom mini mozgu

Tokom nekoliko mjeseci istraživači su koristili inovativni sistem snimanja da izmjere električnu aktivnost u organoidu koji je ukazao na integrisani odgovor na vizuelne stimuluse.

Ovo je prvi put da su naučnici uspjeli da potvrde funkcionalne veze u transplantiranom organoidu ljudskog mozga u realnom vremenu, uveliko zahvaljujući poboljšanjima u implantima sposobnim da izmjere suptilne neurološke signale.

"Predviđamo da će se, dalje na ovom putu, ova kombinacija tehnologija matičnih ćelija i snimanja aktivnosti neurona koristiti za modeliranje bolesti u fiziološkim uslovima na nivou bioloških neuronskih kola (populacija neurona međusobno povezanih sinapsama), ispitivanja potencijalnih tretmana na specifičnoj genetskoj osnovi pacijenta i procjenu potencijala organoida da obnovi specifične izgubljene, degenerisane ili oštećene regione nakon integracije", napisali su autori studije.

Tim inženjera i neuronaučnika, na čelu sa neuroinženjerom Dujguom Kuzumom, razvio je svoj novi sistem snimanja za mjerenje aktivnosti moždanih talasa i na makro i na mikro nivou u isto vrijeme. Manje od mjesec dana nakon transplantacije, istraživači su otkrili da su njihovi ljudski organoidi formirali funkcionalne sinaptičke veze sa ostatkom vizuelnog korteksa kod glodara. Dva mjeseca kasnije, strano tkivo integrisalo se dodatno sa mozgom domaćina.

Zašto je ovo važno?

Prethodne studije su pokazale da se mini ljudski mozgovi implantirani kod miševa mogu povezati sa krvnim sudovima koji snabdevaju kiseonikom i hranjivim materijama. Neuroni takođe počinju da sazrevaju i da se samoorganizuju. A 2021. je svijet obišla vijest da je organoid počeo da razvija rudimentarne strukture očiju. Ipak, izvodljivost postizanja funkcionalnog "vida" u mozgu uzgojenom u laboratoriji je još daleko. S druge strane, implantiranje tkiva ljudskog mozga uzgojenog iz matičnih ćelija u razvijeni vizuelni korteks mogao bi da bude realističniji cilj, navodi "Sajens alert".

Studije su to ranije postigle kod glodara, ali je teže ustanoviti da li strani transplant aktivno prima funkcionalni unos od ostatka mozga.

U prošlosti su istraživači iskusili poteškoće u mjerenju odgovora mini ljudskog mozga kod test subjekata jer je aktivnost mozga bila prolazna i trajala svega nekoliko milisekundi. Ali, sada je postignut napredak koji će istraživačima omogućiti da zađu u dublje nivoe ispitivanja koje će vremenom dovesti do zanimljivih rezultata o tome kako mozak reaguje na različita čula, navodi Tweaktown.com.

Nova studija objavljena je u žurnalu "Priroda komunikacije".