Kako su veliki bečki mozgovi stvorili male

“Mali mozgovi” ne zvuče tako preteće – ali zvuče više ljudski – nego “organoidi”. Međutim, to jesu organoidi koje su naučnik Jirgen Knoblih i njegove kolege na bečkom Institutu za molekularnu biologiju bili uzgajali. “Oni se nalaze unutar boce u kojoj se polako mešaju,” kaže Knoblih, misleći na vrtložne centrifuge,” a mi moramo da im obezbedimo dovoljno kiseonika i zaliha proteina.”

Knoblih kaže da je korišćenje bioreaktora koji se okreće bio jedan od „ključnih trikova“ koje je koleginica Medlin Lankaster razvila kako bi sistem proradio. On naglašava da ovde nije umešana nova, moderna nauka.“Ono što smo mi uradili je prilično jednostavno u poređenju sa neverovatnim rezultatom,” kaže Knoblih.

Izgleda da se mnogi neurolozi slažu sa tim. Jedan od njih je ovo nazvao fascinantnim i uzbudljivim i istakao da otkriće ima potencijal da pomogne u razumevanju poremećaja ljudskog mozga.

Ali, šta su ovi naučnici zapravo naumili?

“Svrha ovoga je ponovno stvaranje najranijeg stupnja u razviju ljudskog mozga,” objašnjava Knoblih. “Kao što već znate, jedan od najvećih problema koji imamo tokom biomedicinskih istraživanja jeste da prenesemo svo znanje koje smo stekli putem eksperimentisanja na životinjama kako bi na kraju posmatrali ljudske procese i bolesti. Naravno, mi ne možemo da vršimo ekperimente na ljudima i zbog toga su nam potrebni modeli kao što su ovi.”

Tkivo ljudskog mozga se laboratorijski uzgajalo i ranije, ali naučnici nikada nisu postigli trodimenzionalnu veličinu, kao Jirgen Knoblah i njegove kolege. Oni su to uspeli tako što su uzgajali matične ćelije odraslih od koji se razvilo tkivo po imenu neuroektoderm. Ovo tkivo čine ćelije ljudskog embriona iz kojih se razvijaju mozak i nervne ćelije. Tkivo se hrani posebnim hranljivim materijama unutar biorektora koji se vrti.

Sve veći i veći

Naučnica Medlin Lankaster kaže da je bila jako uzbuđena kada su organoidi nastavili da rastu. “Proveravala sam ih skoro svakog dana i videla sam da oni rastu i rastu,” kaže Lankaster, “a onda sam pomislila - da li će ove stvari ikada prestati da rastu, pošto su postajali previše veliki. Tri do četiri milimetra je otprilike granica do koje mogu da porastu i to je poprilična veličina za bilo koje druge metode laboratorijskog uzgajanja koje su ljudi koristili. I zbog toga sam bila iznenađena kada sam videla da nastavljaju da rastu... mnogo više nego što sam zapravo očekivala.”

Koliko mali mozak ima veze sa pravim? Doktor Din Burnet je profesor neurologije na Univerzitetu Kardif u Velikoj Britaniji. On je takođe učestvovao u ovom istraživanju.“Visok nivo emocija i kognicije... izgleda da je to u redu, zapravo, ispod nivoa složenosti koju nalazimo kod pravog mozga, ali deluje sposobno da šalje signale i formira veze između jednog dela sa sledećim, što je zaista važno i možda čak i osnovno za mozak,” kaže doktor Burnet.“ To je ono što omogućava mozgu da obavlja sve te složene i teške stvari.”

Vraćamo se u laboratoriju, gde Knoblih objašnjava šta može da se vidi ispod mikroskopa. “U principu, ovde možemo da vidimo različite delove ljudskog mozga. Možemo da vidimo koru, zatim hipokampus, pa čak i jedno oko koje raste. Oni su veoma pravilno organizovani, a ako pogledamo pojedinačne delove mozga, možemo da kažemo i da su organizovani neverovatno precizno. Ali, ceo organoid ne liči na mozak,” kaže Knoblih.

Mali mozgovi za proučavanje šizofrenije

Njegov tim na Institutu za molekularnu biologiju priznaje da organoidi nikada neće razviti potpunu složenost ljudskog mozga. Nedostatak cirkulacije hranljivih materija putem krvi i kiseonika sprečava ih da nastave da rastu. “Imam običaj da poredim ovo sa automobilom čiji bi točkovi i motor bili na krovu, a izduvna cev okrenuta ka napred, a menjač brzina u gepeku“, kaže Knoblih. “Takav automobil i dalje možete da koristite za izučavanje načina na koji motor radi, zato što je pravilno povezan sa ostalim delovima, ali tim se automobilom nikada nećete voziti.”

Za Medlin Lankaster, takođe, prava dobit koja proizilazi iz njenog rada je u tome što će drugi naučnici u budućnosti imati ljudske mozgove – ove male – na kojima će moći da istražuju uzroke poremećaja mozga. “Kao što možete da pretpostavite, izuzetno je teško napraviti model poremećaja kao što je šizofrenija na uobičajenim uzorcima mišjeg mozga, tako da posedovanjem pravog sistema koji zaista oponaša aspekte razvoja ljudskog mozga sada možemo da posmatramo faktore koji možda vode ka šizofreniji ili poremećajima kao što je autizam,” kaže Lankaster.

Detalji rada Jirgena Knobliha i Medlin Lankaster su objavljeni u listu “Priroda” (Nature).

Autorke: Keri Skajring / Nevena Cukućan

Odg. urednica: Ivana Ivanović