Νευροεπιστήμονες στις ΗΠΑ κατάφεραν να προσαρμόσουν ποντίκια στο να έχουν λειτουργικά ανθρώπινα κύτταρα στον εγκέφαλό τους.
Οι ερευνητές ελπίζουν ότι πιθανές θεραπείες για ψυχιατρικές και νευροαναπτυξιακές παθήσεις, οι οποίες εμφανίζονται μόνο στον άνθρωπο, θα μπορούν πλέον να δοκιμάζονται σε αυτά τα εργαστηριακά τρωκτικά.
Όπως αναφέρει το BBC, η ιδέα ποντικών με εν μέρει ανθρώπινο εγκέφαλο μπορεί να παραπέμπει σε πείραμα βγαλμένο από τον κόσμο του Κάφκα, αλλά οι επιστήμονες διευκρίνισαν ότι δεν πρόκειται για «ποντίκια που σκέφτονται σαν άνθρωποι».
Τα ζώα έχουν υποστεί γενετική και χειρουργική τροποποίηση, ώστε μέρος του εγκεφαλικού τους ιστού να είναι ανθρώπινος.
Οι επιστήμονες δήλωσαν ότι η έρευνά τους, η οποία δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature, διεξήχθη υπό ανεξάρτητο ηθικό έλεγχο.
Γιατί έχει σημασία
Στόχος αυτής της επιστημονικής προόδου – η οποία εγείρει σύνθετα ηθικά ζητήματα – είναι η καλύτερη κατανόηση της βιολογίας των εγκεφαλικών διαταραχών για τις οποίες δεν υπάρχουν επί του παρόντος αποτελεσματικές θεραπείες.
Ορισμένες παθήσεις δεν μπορούν να μελετηθούν σε ποντίκια, καθώς τα τρωκτικά δεν αναπτύσσουν ορισμένες από τις εγκεφαλικές διαταραχές που επηρεάζουν τους ανθρώπους.
Όπως εξήγησε σε συνέντευξη Τύπου ο επικεφαλής ερευνητής και καθηγητής Sergiu Pașca από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, η ψυχιατρική παρουσιάζει «ένα από τα χαμηλότερα ποσοστά επιτυχίας στις κλινικές δοκιμές».
«Ακόμη και φάρμακα που φτάνουν τελικά στο στάδιο των κλινικών δοκιμών – και τα οποία φαίνεται να λειτουργούν εξαιρετικά σε ζωικά μοντέλα – αποτυγχάνουν παταγωδώς στην κλινική πράξη», δήλωσε ο ίδιος. «Αυτό μας δείχνει ότι μας διαφεύγουν πολλές πληροφορίες σχετικά με την ανθρώπινη βιολογία, και η απόκτηση αυτών των πληροφοριών θα είναι καθοριστικής σημασίας».
Οι ερευνητές του Στάνφορντ ανέφεραν ότι για ορισμένες σύνθετες παθήσεις, όπως η επιληψία, ο αυτισμός και η εγκεφαλική παράλυση, η μέθοδος αυτή έχει τη δυνατότητα να επιφέρει «ριζικές αλλαγές».
Ο Pașca δήλωσε χαρακτηριστικά: «Εδώ έχουμε ένα νέο μοντέλο που μας επιτρέπει να αποτυπώσουμε πτυχές της λειτουργίας του ανθρώπινου εγκεφάλου με τρόπο που δεν ήταν εφικτός στο παρελθόν».
Ποντίκια χωρίς «φαιά ουσία»
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος αποτελείται από δισεκατομμύρια κύτταρα, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους σε εκατομμύρια κυκλώματα, καθιστώντας δύσκολη την κατανόηση της ανάπτυξής του καθώς και του τι ακριβώς συμβαίνει – σε κυτταρικό επίπεδο – όταν κάτι δεν λειτουργεί σωστά.
Αν και δεν είναι η πρώτη φορά που ανθρώπινοι νευρώνες εμφυτεύονται σε τρωκτικά εργαστηρίου, οι συγκεκριμένοι επιστήμονες πήγαν αυτή την προσέγγιση ένα βήμα παραπέρα.
Αρχικά, τροποποίησαν γενετικά τα ποντίκια ώστε να μην αναπτύξουν σχεδόν καθόλου τον δικό τους εγκεφαλικό φλοιό – δηλαδή το εξωτερικό στρώμα του εγκεφάλου που συχνά αποκαλείται «φαιά ουσία». Αυτό το τμήμα είναι υπεύθυνο για τη σύνθετη σκέψη, τη μνήμη και τις αισθήσεις.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν κύτταρα δέρματος από ανθρώπους και τα «επαναπρογραμμάτισαν», ώστε να αναπτυχθούν σε τμήματα ιστού που προσομοίαζαν με εγκεφαλικό ιστό.
Πρόκειται για δομές που ονομάζονται οργανοειδή – δεν είναι ολόκληροι εγκέφαλοι που αναπτύχθηκαν σε εργαστηριακά σκεύη, αλλά μάλλον συλλογές συνδεδεμένων, ζωντανών κυττάρων.
Μαγνητική τομογραφία εγκεφάλου ποντικού με ξενοφλοιό, η οποία απεικονίζει χάρτη των εκτιμώμενων διαδρομών και κατευθύνσεων των νευρικών ινών [Pasca lab, Stanford Medicine]
Όταν αυτά τα οργανοειδή εμφυτεύτηκαν στον εγκέφαλο των ποντικιών, τα κύτταρα πολλαπλασιάστηκαν και οργανώθηκαν εντός των υπαρχόντων εγκεφαλικών κυκλωμάτων του ζώου, συνδεόμενα με το υπόλοιπο τμήμα του εγκεφάλου και τον νωτιαίο μυελό του ποντικιού.
Ο φλοιός των ποντικιών στα οποία έγινε η εμφύτευση δεν είναι τέλειος – ο φυσιολογικός φλοιός σχηματίζει οργανωμένα και δομημένα στρώματα. Και, όπως δήλωσε η νευροεπιστήμονας Δρ. Ilary Allodi, οι εν λόγω εγκέφαλοι – που αποτελούνται τόσο από ανθρώπινα όσο και από ζωικά κύτταρα – παρουσιάζουν μια κάπως «άναρχη» εικόνα.
Ωστόσο, μετά από μερικούς μήνες, τα ανθρώπινα κύτταρα άρχισαν να μοιάζουν και να λειτουργούν όπως το εξωτερικό στρώμα του εγκεφάλου του ποντικιού.
Περίπου έξι μήνες μετά την επέμβαση, οι επιστήμονες υπέβαλαν τα ποντίκια σε ορισμένα βασικά τεστ συμπεριφοράς, παρατηρώντας τα καθώς κινούνταν σε έναν μικρό χώρο δοκιμών πάνω σε τραπέζι.
Ο Pașca δήλωσε ότι η συμπεριφορά τους ήταν «σε μεγάλο βαθμό ίδια με εκείνη των [φυσιολογικών] ποντικιών».
«Δεν παρουσιάζουν καμία ενίσχυση [των ικανοτήτων τους]», πρόσθεσε.
Η Δρ. Sarah Chan, αναπληρώτρια καθηγήτρια Βιοηθικής στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου – η οποία δεν συμμετείχε στην έρευνα – δήλωσε στο BBC ότι «δεν υπάρχει καμία ένδειξη ότι αυτό που δημιουργείται εδώ είναι ποντίκια που μπορούν να σκέφτονται σαν άνθρωποι ή ένας ανθρώπινος εγκέφαλος μέσα σε σώμα ποντικιού».
Ωστόσο, επισήμανε ότι η μελέτη «μας ωθεί να σκεφτούμε τι μπορεί να σημαίνει η μεταβολή της γνωστικής λειτουργίας των ζώων».
«Πώς μπορούμε να γνωρίζουμε πώς είναι να είσαι ένα από αυτά τα ποντίκια; Και πώς λαμβάνουμε αυτό το στοιχείο υπόψη στον τρόπο μεταχείρισης των εργαστηριακών ζώων;» πρόσθεσε.
Πιθανοί περιορισμοί
Η Δρ. Allodi, νευροεπιστήμονας από το Πανεπιστήμιο του St Andrews – η οποία δεν συμμετείχε στην εν λόγω έρευνα – χαρακτήρισε το έργο των επιστημόνων «πολύ εντυπωσιακό».
Συγκεκριμένα, η Allodi επεσήμανε το γεγονός ότι τύποι κυττάρων που υπάρχουν μόνο στον εγκέφαλο των ανθρώπων και άλλων πρωτευόντων θηλαστικών – και όχι σε εκείνο των ποντικών – σχηματίστηκαν αυθόρμητα στα ποντίκια στα οποία έγινε η εμφύτευση.
«Διατηρείς το ανθρώπινο πρόγραμμα μέσα στο περιβάλλον του ποντικιού – σαν το ποντίκι να λειτουργεί ως θερμοκοιτίδα», δήλωσε στο BBC.
Τα ποντίκια αυτά που, σύμφωνα με τους ερευνητές, έχουν τροποποιηθεί γενετικά και εκτρέφονται τηρώντας αυστηρούς κανόνες δεοντολογίας και ευζωίας– είναι πολύ πιθανό να χρησιμοποιηθούν σε περιορισμένο αριθμό εργαστηρίων για τη μελέτη ορισμένων, πολύ συγκεκριμένων διαταραχών του εγκεφάλου.
Ο καθηγητής James Ainge, επίσης νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο του St Andrews, επεσήμανε ότι, παρόλο που η εξέλιξη αυτή είναι τεχνικά εντυπωσιακή, η χρησιμότητα των εν λόγω ποντικιών ενδέχεται να είναι «περιορισμένη».
Αυτό, όπως εξήγησε, οφείλεται εν μέρει στα «ζητήματα δεοντολογίας που αφορούν την ανάπτυξη ζωντανού ανθρώπινου εγκεφαλικού ιστού μέσα σε ένα ποντίκι, καθώς και στο τι θα σήμαινε αυτό για τη βιωματική εμπειρία του ζώου».
Όπως τόνισε η Allodi, όλοι οι νευροεπιστήμονες που μελετούν τον ανθρώπινο εγκέφαλο έρχονται αντιμέτωποι με τους ίδιους περιορισμούς: «Προσπαθούμε να κατανοήσουμε τις ανθρώπινες ασθένειες, αλλά τα μέσα που διαθέτουμε είναι ποντίκια, κύτταρα που καλλιεργούνται σε τρυβλία και νευρωνικά δίκτυα σε υπολογιστές. Επομένως, πρόκειται για μια νέα προοπτική».
Διαβάστε περισσότερα