Za\u0161to bi se oslanjali na mozak mi\u0161eva kako bi razumjeli taj na\u0161 najslo\u017eeniji organ kad mo\u017eemo stvoriti model pravog ljudskog mozga, pitali su se znanstvenici s Instituta za molekularnu biologiju u Be\u010du te su, koriste\u0107i mati\u010dne stanice, po prvi puta uspjeli stvoriti minijaturnu verziju mozga koja uklju\u010duje dijelove pravog ljudskog mozga, kao \u0161to su korteks i hipokampus. Stvorene trodimenzionalne strukture trebale bi znanstvenicima pru\u017eiti detaljan uvid u rane stadije razvoja ljudskog mozga.<\/p>\n\n\n\n
Budu\u0107i da je ljudski mozak toliko razli\u010dit od mozgova mnogih \u017eivotinja, prou\u010davanje mozgova upravo tih \u017eivotinja i njihovog razvoja dopu\u0161ta samo grubo razumijevanje istog tog procesa kod ljudi. Mozgovi mi\u0161eva nisu zadovoljavaju\u0107a zamjena, rekao je Juergen Knoblich s navedenog Instituta za molekularnu biologiju u Be\u010du.<\/p>\n\n\n\n
Knoblich i njegovi suradnici su, kako bi uzgojili svoj minijaturni mozak, uzeli inducirane pluripotentne mati\u010dne stanice, odnosno odrasle stanice koje su reprogramirane, kako bi se pona\u0161ale kao embrijske mati\u010dne stanice te su im dali mje\u0161avinu hranjivih tvari za koje se smatra da su nu\u017ene za razvoj mozga. Mati\u010dne stanice koje su koristili najprije su se diferencirale u neuroektodermalno tkivo, \u0161to je sloj stanica koje se kasnije trebaju razviti u embrijski \u017eiv\u010dani sustav. To tkivo zatim je stavljeno u potporni kalup kako bi se razvilo u \u017eeljenu trodimenzionalnu strukturu.<\/p>\n\n\n\n
U periodu manjem od mjesec dana, njihove mati\u010dne stanice narasle su u \u201eorganoide\u201c sli\u010dne mo\u017edanom tkivu, koji su bili veli\u010dine 3 do 4 milimetra i sadr\u017eavali su strukture koje su odgovarale ve\u0107ini regija u mozgu. Na primjer, svi organoidi koje su znanstvenici uzgojili sadr\u017eavali su dijelove korteksa, otprilike 70 posto njih sadr\u017eavalo je koroidni pleksus koji proizvodi spinalnu teku\u0107inu, a otprilike 10 posto tih organoida sadr\u017eavalo je retinalno tkivo.<\/p>\n\n\n\n
\u201eAko im pru\u017eite odgovaraju\u0107e hranjive tvari, oni imaju nevjerojatnu sposobnost samostalne organizacije\u201c, rekla je Madeline Lancaster, \u010dlanica navedenog tima. Me\u0111utim, 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 iznena\u0111uju\u0107a, rekla je Lancaster. Znanstvenici su \u010dak koriste\u0107i slikovne tehnike uspjeli zabilje\u017eiti neuralnu aktivnost u stvorenim organoidima, iako to ni u kojem slu\u010daju ne zna\u010di da u njima postoji svijest.<\/p>\n\n\n\n
Model je ve\u0107 sad znanstvenicima pru\u017eio uvid u stvari koje mogu po\u0107i krivo za vrijeme razvoja. Na primjer, da bi otkrili zbog \u010dega fetalni mozak neki put ne dosegne punu veli\u010dinu, \u0161to je stanje nazvano mikrocefalija, znanstvenici su uzgojili organoide koriste\u0107i inducirane pluripotentne mati\u010dne stanice uzete od osobe s tim stanjem. Naime, tijekom po\u010detnih stadija razvoja mozga, mati\u010dne stanice prolaze period u kojem se dijele na vi\u0161e mati\u010dnih stanica, kako bi pove\u0107ale svoj broj. Nakon odre\u0111enog vremena, neke od tih stanica po\u010dnu proizvoditi neurone, \u0161to je poznato kao asimetri\u010dna dioba.<\/p>\n\n\n\n
Prou\u010davaju\u0107i model mikrocefali\u010dnog mozga, istra\u017eiva\u010di su otkrili da je stadij diobe mati\u010dnih stanica bio kra\u0107i nego ina\u010de, \u0161to zna\u010di da nema dovoljno mati\u010dnih stanica koje bi se mogle pretvoriti u neurone, a \u0161to posljedi\u010dno vodi manjem volumenu mozga. Osim toga, tim istra\u017eiva\u010da otkrio je da je smanjen broj neurona u mikrocefali\u010dnim modelima povezan s proteinom nazvanim CDK5RAP2 jer kad su taj protein dodali u mikrocefali\u010dne organoide, broj se neurona pove\u0107ao.<\/p>\n\n\n\n
Organoidi koje su istra\u017eiva\u010di uzgojili trenutno su veli\u010dine ljudskog mozga u stadiju ranog fetalnog razvoja. Kako bi se uzgojio mozak ve\u0107e veli\u010dine, neke mati\u010dne stanice morale bi se diferencirati i u krvne \u017eile kako bi rastu\u0107i organoidi bili opskrbljeni krvlju, \u0161to je proces znatno slo\u017eeniji od jednostavnog uzgajanja izoliranog mo\u017edanog tkiva. No kad bi tim istra\u017eiva\u010da prilagodio svoje tehnike tom cilju, bilo bi mogu\u0107e napraviti modele kasnijih stadija razvoja mozga, \u0161to bi im omogu\u0107ilo brojne uvide u poreme\u0107aje kao \u0161to su autizam ili shizofrenija.<\/p>\n\n\n\n
Kako god bilo, istra\u017eiva\u010di u mozgu ipak ne\u0107e mo\u0107i stvoriti svijest. Iako je tako stvoren mozak dobar strukturalni model, slo\u017eene aktivnosti potrebne za vi\u0161e mo\u017edane funkcije ne mogu biti reproducirane, rekao je Knoblich. Martin Coath sa Sveu\u010dili\u0161ta Plymouth u Ujedinjenom Kraljevstvu sla\u017ee se s navedenom tvrdnjom. \u201eSve \u0161to bi se mo\u017eda moglo nazvati pravim mozgom morat \u0107e pro\u0107i vi\u0161e testova od toga \u0161to je jednostavno izgra\u0111eno od mo\u017edanih stanica i \u0161to pod mikroskopom sli\u010di mozgu\u201c, rekao je te dodao: \u201eBilo koja metoda koja nam pru\u017ei ‘ne\u0161to sli\u010dno mozgu’ kojeg mo\u017eemo mijenjati, raditi na njemu i gledati kako se razvija, mora biti uzbudljiva. Ali koliko \u0107e to biti uzbudljivo ovisi o rezultatima koje ona proizvede.\u201c<\/p>\n\n\n\n