Japonijos mokslininkai laboratorijoje užaugino veikiančias žmogaus smegenų dalis: ką tai reiškia medicinai

Japonijos mokslininkai padarė tai, kas dar visai neseniai skambėjo kaip mokslinė fantastika. Laboratorinėje lėkštelėje jie atkūrė žmogaus smegenų fragmentus ir leido jiems susijungti į veikiančias nervines grandines. Tai nėra „miniatiūrinės smegenys“, o tiksliai suprojektuotas modelis, rodantis, kaip skirtingos smegenų dalys jau ankstyvame vystymosi etape mokosi bendradarbiauti.

Kamieninės ląstelės ir naujo tipo nerviniai ryšiai

Nagojos universiteto komanda panaudojo pluripotencines kamienines ląsteles, galinčias virsti beveik bet kokio tipo žmogaus organizmo ląstelėmis (išskyrus tas, kurios vėlesniais vystymosi etapais sudaro placentą).

Iš šių ląstelių buvo išauginti organoidai – trimatės struktūros, primenančios organų užuomazgas. Esminis žingsnis buvo sujungti du tokius organoidus: vieną, imituojantį smegenų žievę, ir kitą, atkuriantį gumburą (talamą). Taip buvo sukurti vadinamieji asembloidai, gebantys formuoti nervinius ryšius.

Smegenų žievė atsakinga už mąstymą, suvokimą ir sprendimų priėmimą, tačiau ji pilnai subręsta tik tada, kai gauna tinkamus signalus. Tyrimai parodė, kad šioje sąveikoje gumburas veikia kaip savotiškas organizatorius. Asembloiduose abiejų struktūrų nervinės skaidulos augo viena kitos link ir formavo sinapses, panašias į tas, kurios aptinkamos tikrose žmogaus smegenyse.

Sujungta su gumburu, žievė brendo greičiau, o neuronų aktyvumas ėmė sinchronizuotis, susidarant būdingoms smegenų bangoms. Tai reiškia, kad laboratorijoje išaugintas modelis ne tik struktūriškai, bet ir funkciškai atkartoją ankstyvą žmogaus smegenų tinklų vystymąsi.

Ką tai gali pakeisti medicinoje?

Šis atradimas ypač svarbus kalbant apie neuroraidos sutrikimus, tokius kaip autizmo spektro sutrikimai, kai žievės nervinės grandinės formuojasi kitaip nei turėtų. Naujas modelis leidžia stebėti šiuos procesus realiuoju laiku, nenaudojant tikros žmogaus smegenų audinio.

„Padarėme svarbų žingsnį į priekį konstruktyvistiniame požiūryje į žmogaus smegenų supratimą per jų atkūrimą. Tikime, kad šie rezultatai paspartins mechanizmų, slypinčių už neurologinių ir psichiatrinių sutrikimų, atskleidimą ir naujų terapijų kūrimą“, – pabrėžia tyrimo vadovas prof. Fumitaka Osakada.

Žinoma, tai vis dar tik laboratorinis modelis, o ne tikros smegenys. Tačiau japonų mokslininkų darbas leidžia pažvelgti į procesus, kurie iki šiol buvo beveik nepasiekiami. Jis aiškiai parodo, kokią lemtingą reikšmę ankstyvam žmogaus nervų tinklų vystymuisi turi gumburo ir smegenų žievės sąveika.