Egy kaliforniai kutatólaboratóriumban olyan egereket hoztak létre, melyek agyának jelentős része emberi idegsejtekből áll. Ezek a "xenokortikális" egerek forradalmi modellt kínálnak a neurológiai rendellenességek, például a skizofrénia, az agyi bénulás és a demencia mélyebb megértéséhez. A Nature folyóiratban megjelent tanulmány szerint a cél az emberi agy fejlődésének és működésének vizsgálata, hogy hatékonyabb terápiákat fejleszthessenek ki.
A kutatók genetikailag módosították az egereket, hogy agyuk külső rétege, a kéreg, valamint a hippocampus ne fejlődjön ki. Kétnapos korukban az állatok agyának üres területeibe emberi eredetű organoidokat, mintegy 100 000 sejtet tartalmazó injekciókat juttattak. Három hónapon belül az emberi szövet az agykéreg több mint 90 százalékát elfoglalta, és beépült az egerek idegi hálózatába.
A viselkedési tesztek során a xenokortikális egerek hasonlóan teljesítettek, mint a kontrollcsoport tagjai, jelezve a funkcionális integrációt. Az emberi agyszövetben von Economo neuronok is kifejlődtek, amelyek kulcsfontosságúak a frontotemporális demencia kutatásában. Emellett az egerek kiváló modellnek bizonyultak az agyi bénulás vizsgálatára is, hasonló motoros koordinációs problémákat mutatva oxigénhiány esetén.
Az emberi agybetegségek tanulmányozása rendkívül összetett, mivel a szerv mintegy 86 milliárd neuront és billiónyi kapcsolatot tartalmaz. Az élő emberi agyszövethez való korlátozott hozzáférés miatt a tudósok több mint egy évtizede dolgoznak az agy apró, laboratóriumban tenyésztett másolatain, az organoidokon. Ezeket gyakran átprogramozott emberi bőrsejtekből állítják elő.
Korábban Sergiu Pașca és csapata sikeresen ültetett be organoidokat patkányokba a Timothy-szindróma vizsgálatára. Azonban ebben az esetben az emberi szövetet a rágcsálók már meglévő agyszövetéhez adták, ami versengéshez vezetett a helyért, és a rágcsálósejtek növekedése meghaladta az emberi sejtekét.
A jelenlegi kutatás áttörést jelentett azzal, hogy genetikailag módosított egereket használtak, amelyek agykéreg és hippocampus nélkül fejlődtek. Ez a módszer biztosította az emberi organoidok számára a szükséges teret a növekedéshez és az integrációhoz, elkerülve a korábbi problémákat és lehetővé téve az emberi sejtek domináns beépülését.
Ez a kutatás azért jelentős, mert az emberi agy fejlődésének és működésének olyan aspektusait teszi vizsgálhatóvá, amelyek korábban hozzáférhetetlenek voltak. Bár az állatmodellek hasznosak, bizonyos biológiai jellemzők egyedülállóan emberiek, melyeket csak emberi sejtek bevonásával lehet hatékonyan tanulmányozni. A xenokortikális egerek lehetővé teszik a komplex emberi idegi hálózatok és betegségek modellezését in vivo környezetben.
A von Economo neuronok laboratóriumi növesztése és tanulmányozása ígéretes a frontotemporális demencia megértésében. Az agyi bénulás egérmodellje révén a kutatók jobban megérthetik az oxigénhiány agyi fejlődésre gyakorolt hatását és új terápiás stratégiákat dolgozhatnak ki. Az emberi sejtek beépülése egyedülálló lehetőséget biztosít a betegségek progressziójának megfigyelésére és gyógyszerek tesztelésére.
A kutatás hozzájárulhat a skizofrénia és más komplex neurológiai rendellenességek alapjainak feltárásához. Az emberi agysejtek egérkörnyezetben történő viselkedésének megfigyelése mélyebb betekintést nyújt az idegrendszeri fejlődésbe és a betegségek kialakulásába, elősegítve a hatékonyabb kezelések megtalálását.
Az organoidokkal kapcsolatos kutatások előrehaladtával egyre nagyobb hangsúlyt kapnak az etikai megfontolások és a felügyelet szükségessége. Sokakban felmerül a kérdés, hogy ezek a "mini agyak" képesek-e tudatra ébredni vagy fájdalmat érezni, ami komoly morális dilemmákat vet fel. A tudományos közösség és a társadalom számára is fontos, hogy ezeket az aggályokat alaposan megvitassák és kezeljék.
Pașca professzor és kollégái komoly óvintézkedéseket tettek munkájuk során, beleértve a független bioetikusok széleskörű felülvizsgálatát. Kísérleteiket úgy tervezték, hogy az organoidokat már fejlett egerek agyába ültették be, nem pedig a korai embrionális szakaszban. Ez a megközelítés csökkenti az etikai kockázatokat, mivel az egerek agya már kialakult.
Madeline Lancaster, egy agyorganoid-kutató, aki nem vett részt a tanulmányban, megerősítette, hogy a kutatók nagyon alaposan átgondolták az etikai kérdéseket. Ahogy a technológia fejlődik, a bioetikai irányelvek folyamatos frissítése és a nyilvános párbeszéd elengedhetetlen a felelős tudományos gyakorlat fenntartásához.
📰 Forrás: Magyar Hírlap — Eredeti cikk elolvasása