Zašto bi se oslanjali na mozak miševa kako bi razumjeli taj naš najsloženiji organ kad možemo stvoriti model pravog ljudskog mozga, pitali su se znanstvenici s Instituta za molekularnu biologiju u Beču te su, koristeći matične stanice, po prvi puta uspjeli stvoriti minijaturnu verziju mozga koja uključuje dijelove pravog ljudskog mozga, kao što su korteks i hipokampus. Stvorene trodimenzionalne strukture trebale bi znanstvenicima pružiti detaljan uvid u rane stadije razvoja ljudskog mozga.
Budući da je ljudski mozak toliko različit od mozgova mnogih životinja, proučavanje mozgova upravo tih životinja i njihovog razvoja dopušta samo grubo razumijevanje istog tog procesa kod ljudi. Mozgovi miševa nisu zadovoljavajuća zamjena, rekao je Juergen Knoblich s navedenog Instituta za molekularnu biologiju u Beču.
Knoblich i njegovi suradnici su, kako bi uzgojili svoj minijaturni mozak, uzeli inducirane pluripotentne matične stanice, odnosno odrasle stanice koje su reprogramirane, kako bi se ponašale kao embrijske matične stanice te su im dali mješavinu hranjivih tvari za koje se smatra da su nužne za razvoj mozga. Matične stanice koje su koristili najprije su se diferencirale u neuroektodermalno tkivo, što je sloj stanica koje se kasnije trebaju razviti u embrijski živčani sustav. To tkivo zatim je stavljeno u potporni kalup kako bi se razvilo u željenu trodimenzionalnu strukturu.
U periodu manjem od mjesec dana, njihove matične stanice narasle su u „organoide“ slične moždanom tkivu, koji su bili veličine 3 do 4 milimetra i sadržavali su strukture koje su odgovarale većini regija u mozgu. Na primjer, svi organoidi koje su znanstvenici uzgojili sadržavali su dijelove korteksa, otprilike 70 posto njih sadržavalo je koroidni pleksus koji proizvodi spinalnu tekućinu, a otprilike 10 posto tih organoida sadržavalo je retinalno tkivo.
„Ako im pružite odgovarajuće hranjive tvari, oni imaju nevjerojatnu sposobnost samostalne organizacije“, rekla je Madeline Lancaster, članica navedenog tima. Međutim, jedan od dijelova mozga koji se nije pojavio je mali mozak, dio odgovoran za motorne sposobnosti i jezik, kao i mnoge druge funkcije. No kako se ovaj dio mozga razvija kasnije od ostalih, ova pojava nije iznenađujuća, rekla je Lancaster. Znanstvenici su čak koristeći slikovne tehnike uspjeli zabilježiti neuralnu aktivnost u stvorenim organoidima, iako to ni u kojem slučaju ne znači da u njima postoji svijest.
Model je već sad znanstvenicima pružio uvid u stvari koje mogu poći krivo za vrijeme razvoja. Na primjer, da bi otkrili zbog čega fetalni mozak neki put ne dosegne punu veličinu, što je stanje nazvano mikrocefalija, znanstvenici su uzgojili organoide koristeći inducirane pluripotentne matične stanice uzete od osobe s tim stanjem. Naime, tijekom početnih stadija razvoja mozga, matične stanice prolaze period u kojem se dijele na više matičnih stanica, kako bi povećale svoj broj. Nakon određenog vremena, neke od tih stanica počnu proizvoditi neurone, što je poznato kao asimetrična dioba.
Proučavajući model mikrocefaličnog mozga, istraživači su otkrili da je stadij diobe matičnih stanica bio kraći nego inače, što znači da nema dovoljno matičnih stanica koje bi se mogle pretvoriti u neurone, a što posljedično vodi manjem volumenu mozga. Osim toga, tim istraživača otkrio je da je smanjen broj neurona u mikrocefaličnim modelima povezan s proteinom nazvanim CDK5RAP2 jer kad su taj protein dodali u mikrocefalične organoide, broj se neurona povećao.
Organoidi koje su istraživači uzgojili trenutno su veličine ljudskog mozga u stadiju ranog fetalnog razvoja. Kako bi se uzgojio mozak veće veličine, neke matične stanice morale bi se diferencirati i u krvne žile kako bi rastući organoidi bili opskrbljeni krvlju, što je proces znatno složeniji od jednostavnog uzgajanja izoliranog moždanog tkiva. No kad bi tim istraživača prilagodio svoje tehnike tom cilju, bilo bi moguće napraviti modele kasnijih stadija razvoja mozga, što bi im omogućilo brojne uvide u poremećaje kao što su autizam ili shizofrenija.
Kako god bilo, istraživači u mozgu ipak neće moći stvoriti svijest. Iako je tako stvoren mozak dobar strukturalni model, složene aktivnosti potrebne za više moždane funkcije ne mogu biti reproducirane, rekao je Knoblich. Martin Coath sa Sveučilišta Plymouth u Ujedinjenom Kraljevstvu slaže se s navedenom tvrdnjom. „Sve što bi se možda moglo nazvati pravim mozgom morat će proći više testova od toga što je jednostavno izgrađeno od moždanih stanica i što pod mikroskopom sliči mozgu“, rekao je te dodao: „Bilo koja metoda koja nam pruži ‘nešto slično mozgu’ kojeg možemo mijenjati, raditi na njemu i gledati kako se razvija, mora biti uzbudljiva. Ali koliko će to biti uzbudljivo ovisi o rezultatima koje ona proizvede.“
Izvor: NewScientist
