Neuronaukowcy ze Stanford University wszczepili myszom ludzką tkankę mózgową wyhodowaną z komórek skóry. Gryzonie nie myślą jak ludzie, ale nowy model może otworzyć drogę do badań nad epilepsją, autyzmem i schizofrenią — chorobami, których dotąd nie dało się wiernie odtworzyć w mysim mózgu. Eksperci są podzieleni: jedni widzą przełom, inni — etyczną pułapkę o ograniczonej użyteczności.
Naukowcy ze Stanford University stworzyli myszy, w których mózgach rośnie żywa ludzka tkanka. Nie chodzi o gryzonie myślące jak ludzie, ale o nowy sposób badania chorób psychiatrycznych i neurologicznych, na które dziś nie ma skutecznego leczenia.
Najważniejsze:
- Myszy zmodyfikowano genetycznie tak, by rodziły się praktycznie bez własnej kory mózgowej, tę przestrzeń wypełniono ludzką tkanką mózgową wyhodowaną z komórek skóry
- Ludzkie komórki połączyły się z mysimi obwodami nerwowymi i rdzeniem kręgowym, a po kilku miesiącach zaczęły funkcjonować jak warstwa korowa
- Zwierzęta zachowywały się w podstawowych testach ruchowych zasadniczo jak normalne myszy, bez żadnych „wzmocnionych” zdolności
- Praca opublikowana w czasopiśmie „Nature” wywołała debatę bioetyków o tym, co znaczy zmieniać sposób, w jaki zwierzę laboratoryjne poznaje i odczuwa świat
Jak zbudowano mózg pół myszy, pół człowieka
Punktem wyjścia było genetyczne zaprogramowanie myszy tak, by rodziły się praktycznie bez kory mózgowej, zewnętrznej warstwy odpowiadającej za myślenie wyższego rzędu, pamięć i przetwarzanie wrażeń zmysłowych. W ten sposób w czaszkach zwierząt zwolniło się miejsce na eksperyment.
Naukowcy pobrali od ludzi komórki skóry i „przeprogramowali” je tak, by rozwinęły się w organoidy, niewielkie, żywe skupiska komórek przypominające fragment mózgu, choć nieporównywalne z całym organem. Nowo narodzone myszy otrzymały zastrzyki z takiej tkanki wprost w miejsce, gdzie miała się znajdować ich własna kora.
Po zabiegu ludzka tkanka podłączyła się do układu nerwowego zwierzęcia, wypełniła dużą część wolnej przestrzeni i wytworzyła połączenia zarówno z mysimi komórkami mózgowymi, jak i z rdzeniem kręgowym. Skany pokazały wyraźne powiązania między ludzką tkanką a resztą mózgu gryzonia, choć obraz, jak przyznała neuronaukowczyni dr Ilary Allodi, wygląda „nieco chaotycznie” w porównaniu ze zdrową, warstwowo ułożoną korą.
Co mówią liczby, i co naprawdę znaczą
Skala przeszczepu robi wrażenie: ludzka tkanka zajęła znaczną część objętości mózgu zwierzęcia.
Że mimo ogromnej dysproporcji między ubytkiem mysich komórek a liczbą wszczepionych ludzkich, mózg myszy był w stanie zreorganizować się wokół obcej tkanki i zintegrować ją we własne obwody. To świadczy o znacznej plastyczności i zdolności adaptacyjnej układu nerwowego, ale też pokazuje, że nowa tkanka nie „zastąpiła” kory jeden do jednego: pozostała niedojrzała.
Do czego naukowcy chcą użyć takich myszy
Psychiatria i neurologia mają dziś jedne z najniższych wskaźników skuteczności prób klinicznych spośród wszystkich dziedzin medycyny. Jak tłumaczył prof. Sergiu Pașca z Stanford University, leki, które w modelach zwierzęcych wyglądają bardzo obiecująco, „dramatycznie zawodzą” w badaniach na ludziach. To sygnał, że w dotychczasowych modelach brakuje kluczowych informacji o biologii ludzkiego mózgu.
Problem jest strukturalny: niektórych chorób po prostu nie da się badać na zwykłych myszach, bo gryzonie nie rozwijają odpowiedników tych zaburzeń. Nowy model ma potencjalnie otworzyć drogę do badań nad epilepsją, autyzmem, porażeniem mózgowym, .
Czytaj także: Psylocybina i medytacja w jednym badaniu klinicznym – USC sprawdza, czy to połączenie rewolucjonizuje psychiatrię
Czy myszy zaczęły myśleć jak ludzie
Zarówno naukowcy zaangażowani w projekt, jak i niezależni eksperci są zgodni: to nie są zwierzęta z ludzkim umysłem. Naukowcy podkreślają, że myszy nie zyskały żadnych wzmocnionych zdolności i w podstawowych testach ruchowych zachowywały się zasadniczo jak normalne gryzonie.
Napięcie między zachwytem a sceptycyzmem
Głosy ekspertów niezaangażowanych w badanie układają się w trzy wyraźne nurty, które warto od siebie oddzielić.
Obawy etyczne. Dr Sarah Chan z University of Edinburgh przyznaje, że nic nie wskazuje na to, by powstały myszy myślące jak ludzie, ale zaznacza, że badanie zmusza do refleksji nad tym, co znaczy zmieniać sposób, w jaki zwierzę poznaje i odczuwa świat. Jej pytanie, jak możemy wiedzieć, co czuje taka mysz i jak powinniśmy ją traktować, pozostaje bez prostej odpowiedzi. Prof. Emily Jackson z London School of Economics podkreśla, że dobrostan tych zwierząt będzie wymagał ścisłego monitorowania.
Wątpliwości naukowe. Prof. Madeline Lancaster z MRC Laboratory of Molecular Biology w Cambridge zwraca uwagę, że metoda niewiele mówi o naturalnym rozwoju ludzkiego mózgu, bo cały proces jest wysoce sztuczny. Może jednak pomóc w budowaniu lepszych modeli in vitro.
Spór o użyteczność. Tu pojawia się najbardziej interesujące napięcie. Dr Allodi z St Andrews University odniosła się do skanów implantowanej tkanki, zauważając, że wyglądają one nieco chaotycznie w porównaniu z naturalną korą. Prof. James Ainge z tej samej uczelni ocenia jednak, że mimo technicznego wyczynu takie myszy mogą mieć ograniczoną użyteczność, właśnie z powodu etycznych kosztów hodowania żywej ludzkiej tkanki mózgowej w ciele zwierzęcia. Obaj mają rację jednocześnie: metoda jest imponująca naukowo i kosztowna etycznie, a to, czy gra jest warta świeczki, zależy od tego, czy rzeczywiście dostarczy danych niemożliwych do uzyskania inaczej.
Uzupełnienie czy rewolucja?
Neurobiologia człowieka od dekad pracuje z tym samym zestawem narzędzi: myszy, komórki na szalkach i sieci neuronowe symulowane komputerowo. Każde z tych podejść ma swoje ograniczenia, organidy bez zwierzęcia nie oddają złożoności żywego układu nerwowego, a modele komputerowe wciąż są zbyt uproszczone, by modelować choroby psychiatryczne.
Nowa metoda nie zastąpi żadnego z istniejących narzędzi, ani organoidów hodowanych samodzielnie, ani klasycznych badań na myszach, ani tym bardziej badań klinicznych na ludziach. Naukowcy ze Stanford sami podkreślają, że takie myszy trafią najpewniej do niewielkiej liczby laboratoriów i będą służyć do badania bardzo konkretnych, wybranych zaburzeń, dla których dziś nie ma żadnego innego modelu. Jeśli w którymś z tych przypadków pozwolą wskazać mechanizm choroby lub zweryfikować działanie kandydata na lek przed kosztowną próbą kliniczną, będą warte swojej złożoności. Jeśli nie, pozostaną imponującym dowodem możliwości inżynierii biologicznej, który nie przełożył się na praktykę. Na odpowiedź przyjdzie poczekać.
Najczęściej zadawane pytania
Czy ta metoda zastąpi badania na zwykłych zwierzętach?
Nie. Naukowcy zaangażowani w projekt i eksperci zewnętrzni są zgodni, że chodzi o uzupełnienie istniejących narzędzi, a nie ich zastąpienie. Takie myszy mają trafić do niewielkiej liczby laboratoriów i służyć do badania bardzo konkretnych zaburzeń, których nie można odtworzyć w standardowych modelach mysich.
Czy metoda będzie dostępna poza nielicznymi laboratoriami?
Na razie nie. Procedura jest skomplikowana technicznie, kosztowna etycznie i wymaga ścisłego nadzoru. Naukowcy wskazują, że jej zastosowanie będzie ograniczone do wybranych badań nad schorzeniami, dla których inne modele zawodzą, takimi jak niektóre formy epilepsji, porażenie mózgowe czy rzadkie postacie demencji.
Jakie są główne obawy etyczne wobec tego badania?
Eksperci wskazują przede wszystkim na pytanie o dobrostan zwierząt: jak ocenić, co czuje mysz z częściowo ludzką tkanką mózgową i jak ją odpowiednio traktować? Praca objęta była niezależną oceną etyczną, ale bioetycy podkreślają, że to dopiero początek dyskusji, którą takie eksperymenty będą nieuchronnie wymuszać.
Co wyróżnia to badanie spośród wcześniejszych prób wszczepiania ludzkich neuronów gryzoniom?
Skala i integracja. Wcześniej implantowano pojedyncze neurony lub małe skupiska komórek. Tu ludzka tkanka zajęła około połowy objętości mózgu myszy, połączyła się z rdzeniem kręgowym i połączyła się z rdzeniem kręgowym i mysimi obwodami nerwowymi, tworząc strukturę funkcjonującą jak warstwa korowa.
Fot. myself ( User:Piotrus ) / Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)
Komentarze (0)