O echipă de la Universitatea Stanford, condusă de românul Sergiu Pașca, a reușit să transplanteze celule cerebrale umane în creierul unor șoareci. Studiul publicat în revista Nature arată că acest lucru deschide calea către cercetarea modului în care apar boli grave precum schizofrenia, epilepsia sau paralizia cerebrală, transmite Universitatea Stanford.
- Sergiu Pașca s-a născut în 1982, la Cluj-Napoca, iar după ce a studiat Medicina în orașul natal și-a aprofundat studiile la Institutl Max Planck din Frankfurt.
- În 2007 a obținut titlul de doctor. Doi ani mai târziu, a plecat în Statele Unite, unde a continuat activitatea de cercetare la Stanford.
Echipa coordonată de Sergiu Pașca a reușit să transplanteze țesut cerebral uman cultivat în laborator, numiți organoizi corticali, în șoareci modificați genetic astfel încât o mare parte a cortexului cerebral să le lipsească.
Cortexul sau scoarța cerebrală este zona de care depind activități complexe, precum cogniția, limbajul, atenția sau luarea deciziilor.
„O oportunitate unică”
În cavitatea din creierul șoarecilor modificați genetic, țesutul uman s-a dezvoltat și a reușit să stabilească conexiuni cu creierul animalelor și chiar și cu coloana vertebrală.
„Aceste animale oferă o oportunitate unică pentru a studia cum alterările în circuitul creierului uman care duc la boli se pot manifesta într-un sistem nervos intact”, a declarat Sergiu Pașca, profesor de psihiatrie și științe comportamentale.
Astfel, se deschid noi orizonturi pentru cercetarea cauzelor biologice ale schizofreniei, epilepsiei, autismului sever și paraliziei cerebrale. Oamenii de știință ar putea să descopere căi de a interveni încă din timpul sarcinii pentru a corecta sau preveni disfuncțiile în dezvoltarea creierului.
În testele făcute pe șoareci, cercetătorii de la Stanford au reușit să demonstreze că celule nervoase din creierul uman sunt în mod deosebit sensibile la privarea de oxigen care este o cauză majoră, atunci când survine în timpul sarcinii sau în timpul nașterii, a paraliziei cerebrale și este un factor de risc pentru epilepsie și autism.
Cultivarea de țesut cerebral – organoizi cerebrali – în condiții de laborator a fost realizată în urmă cu mai bine de un deceniu. Astfel a fost posibilă cercetarea modului în care se formează conexiunile cerebrale mai complexe însă acest lucru are limitele sale.
Conexiuni cu celulele cerebrale ale șoarecilor
„Nu putem studia comportamentul uman complexe pe o lamelă de microscop”, a spus Pașca. În consecință, echipa sa a început din 2022 să transplanteze organoizi corticali umani în creierul șoarecilor, de o mărime de până la 0,5 centimetri. Șase luni mai târziu, ei ocupau o treime din creierul șoarecilor. După opt luni, neuronii implantați erau mult mai mari și cu o activitate electrică mai intensă decât cei care din organoizii care au rămas în condiții de laborator. Mai mult, au început să formeze conexiuni cu neuronii din creierul originar al șoarecilor.
„Celulele pe care le implantăm poartă materialul genetic al persoanei de la care a fost extras ceea ce ne permite să studiem efectele bolii în celulele nervoase și în conexiunile lor”, a precizat cercetătorul român.
Echipa de la Stanford a fost astfel capabilă să descopere defectul de model molecular care duce la sindromul Timothy, caracterizat prin autism sever și o vulnerabilitate ridicată la epilepsie și schizofrenie. În baza acestei descoperiri, s-a creat deja un medicament care acum este în faza de testare.
O problemă apărută a fost că neuronii de șoarece s-au dezvoltat mai repede decât cei umani, ceea ce indica faptul că cele două tipuri de neuroni concurau pentru controlul creierului șoarecilor. Pentru a împiedica acest lucru, echipa lui Sergiu Pașca a creat „șoarecii apalliali” cărora le lipseau țesutul cortical care se dezvoltă înainte de naștere într-o zonă de creier, numită pallium. Așa au creat spațiu pentru dezvoltarea neuronilor umani.
Boli care pot fi cercetate mai în profunzime
Spre deosebire de șoarecii normali, șoarecii apalliali au câteva particularități: un mers mai prudent, care arată o coordonare a mișcărilor fine deteriorată și o tendință de a uita în mai mare măsură schimbările recente de mediu
Într-un experiment din cadrul studiului, șoarecii cu țesut uman transplantat, așa-numiții „șoareci xenocorticali”, au fost expuși la un nivel mai redus la oxigenului pentru timp de cinci ore. Acest lucru a afectat țesutul de natură umană din creierul lor, ce s-a manifestat prin tulburări de mers și echilibru, ceea ce se vede și la copiii cu paralizie cerebrală. Acest lucru nu s-a observat la șoarecii normali sau la șoarecii apalliali în care nu s-au transplantat organoizi cerebrali umani.
Studiul a mai dus la obținerea unui succes: la șoarecii xenocorticali au fost observați un număr mare de neuroni von Economo (VEN) care au fost cercetați la oameni doar în creierele defuncților, neputând fi replicați până acum în condiții de laborator. Un neuron von Economo apare o dată la 90.000 de neuroni corticali, fiind regăsiți și la alte animale cu abilități sociale ridicate precum primatele, elefanții, delfinii și balenele.
Deteriorarea acestui tip de neuron este asociată cu demența frontotemporală care poate să apară la mijlocul vieții. Acum este posibilă cercetarea sa într-un creier viu, cel al șoarecilor cu țesut cortical uman.
