Nov model za preučevanje kompleksnih bolezni možganov

Raziskovalci upajo, da bo novi model pomagal pri preučevanju shizofrenije, epilepsije, cerebralne paralize, motenj v duševnem razvoju in redkih oblik demence, poroča Guardian.

Raziskovalci so ustvarili miši, pri katerih človeško možgansko tkivo zavzema velik del možganov. Z novim eksperimentalnim modelom želijo bolje razumeti bolezni in motnje ter razvijati nove možnosti zdravljenja.

Znanstveniki so v miši, pri katerih so z genskim inženiringom preprečili razvoj možganske skorje oziroma hipokampusa, presadili v laboratoriju vzgojene človeške možganske celice. Tako so v lobanjah glodavcev ustvarili prostor, v katerem je lahko zraslo človeško tkivo.

Postopek raziskovalcem omogoča, da celice bolnikov z možganskimi motnjami v laboratoriju pretvorijo v možgansko tkivo in ga nato razvijajo v živih živalih. Na takšnem modelu lahko opazujejo, kako se bolezenski procesi izražajo v človeškem možganskem tkivu, ter preizkušajo morebitne učinke zdravil.

Demenca je bolezen, ki spremeni življenje vse družine

»Kot skupnost si zelo prizadevamo najti terapevtske rešitve za ta stanja, vendar je realnost takšna, da smo bili v psihiatriji in nevrologiji zapostavljeni v primerjavi z vsakim drugim področjem medicine in imamo manj terapevtskih možnosti kot, znova, vsako drugo področje medicine,« je dejal Sergiu Pașca, profesor psihiatrije, ki je vodil raziskavo na univerzi Stanford.

»Razlog za to je, da so človeški možgani kompleksni in nedostopni,« je dodal. »V veliki meri je bil naš cilj narediti vidike razvoja in delovanja človeških možganov dostopne za raziskovanje.«

Človeški možgani so kompleksni in nedostopni,. Foto: Shuterstock Foto Shutterstock Photo

Človeško tkivo se je povezalo z mišjimi možgani

Raziskava je najnovejši dosežek na področju možganskih organoidov. Gre za strukture, pri katerih se človeške možganske celice, vzgojene v laboratoriju, združujejo v majhne, a kompleksne skupke, ki posnemajo nekatere značilnosti pravih možganov.

Čeprav bi lahko organoidi pomembno prispevali k raziskovanju možganskih bolezni, njihov razvoj spremljajo tudi etična vprašanja. Med njimi so pomisleki, ali bi lahko dovolj razviti skupki živčnega tkiva nekoč pridobili lastnosti, povezane z zavestjo ali zaznavanjem bolečine, ter vprašanja o dobrobiti živali, v katere jih presajajo.

Pașca je dejal, da je raziskava že od samega začetka pod obsežnim etičnim nadzorom.

Strokovnjaki menijo, da bo tak nadzor potreben tudi v prihodnje. Emily Jackson, profesorica prava na London School of Economics in predsednica skupine, ki je za raziskovalni center Nuffield Council on Bioethics pripravila nedavno poročilo o možganskih ​organoidih, je dejala: »Blaginja živali je resnično pomembna, treba jih bo natančno spremljati, da se lahko oceni vpliv nanje.«

Stanfordova raziskovalna skupina je že v prejšnjih poskusih presadila človeške nevrone v možgane podgan. Tkivo se je prijelo in vključilo v možganska vezja živali, vendar je bilo v lobanjah premalo prostora, da bi lahko bistveno zraslo.

Raziskovalci so gensko spremenili miši tako, da so zavrli razvoj ključnih predelov možganov – možganske skorje in hipokampusa. Miši so kljub temu preživele, saj so nekateri preostali deli prevzeli dodatne naloge. Na videz so bile normalne, vendar so hodile previdneje in imele več težav s spominom.

 Stanfordova raziskovalna skupina je že v prejšnjih poskusih presadila človeške nevrone v možgane podgan. FOTO: Alja Willenpart

Približno štiri milijone človeških celic

V članku, objavljenem v reviji Nature, Pașca in sodelavci opisujejo, kako so mišim presadili človeške možganske organoide, ki so jih ustvarili z reprogramiranjem darovanih kožnih celic.

Novorojene miši so prejele več injekcij, vsaka pa je vsebovala približno 100.000 človeških možganskih celic. Vbrizgali so jih v prostor, kjer se njihovo lastno možgansko tkivo ni razvilo. Glodavcem je manjkalo približno 14 milijonov mišjih možganskih celic, s presaditvami pa so pridobili približno štiri milijone človeških.

Simulacije možganov za zdravljenje nevroloških in nevropsihiatričnih bolezni

Tri mesece po posegu se je človeško tkivo povezalo z mišjim krvnim obtokom in skoraj v celoti zapolnilo nastalo votlino. Obsegalo je približno polovico prostornine možganov glodavca. Nekateri človeški nevroni so vzpostavili povezave z mišjimi možganskimi celicami in hrbtenjačo.

Človeški nevroni kljub temu niso bili organizirani in povezani na enak način kot v človeških možganih. Tkivo je ostalo razvojno nezrelo, približno na ravni človeškega možganskega tkiva med nosečnostjo.

Preizkusi so pokazali, da jim presaditev ni prinesla novih oziroma izboljšanih sposobnosti. Nekoliko pa so se zmanjšale težave pri hoji in nekatere kognitivne motnje, ki so bile posledica manjkajočih delov mišjih možganov.

Model za preučevanje poškodb zaradi pomanjkanja kisika

Da bi pokazali, kako bi lahko novi model uporabili pri raziskovanju človeških možganskih motenj, so nekatere živali za pet ur izpostavili nizki koncentraciji kisika.

Poskus je pokazal, da so človeške živčne celice občutljive na pomanjkanje kisika. Takšne poškodbe lahko med nosečnostjo ali ob rojstvu prispevajo k razvoju cerebralne paralize.

Raziskovalci so v človeškem možganskem tkivu v miših odkrili tudi redke tako imenovane von Economove nevrone, ki so jih doslej proučevali predvsem v človeškem tkivu po smrti. Te celice so med prvimi, ki propadejo pri frontotemporalni demenci, redki obliki demence, ki jo želi Pașca v prihodnje raziskovati tudi s pomočjo miši.

Nekateri človeški nevroni so vzpostavili povezave z mišjimi možganskimi celicami in hrbtenjačo. FOTO: Shutterstock

Etične meje ostajajo pomembne

Madeline Lancaster, vodja raziskovalne skupine v laboratoriju MRC Laboratory of Molecular Biology v Cambridgeu, meni, da je pristop najprimernejši za raziskovalna vprašanja, pri katerih je treba učinke bolezni ali zdravljenja spremljati v celotnem živem organizmu.

»Ni mi popolnoma jasno, kako bo to prispevalo k našemu razumevanju razvoja človeških možganov, saj je precej umetno in sploh ni podobno naravnemu razvoju možganov,« je dejala.

Demenca je bolezen, ki spremeni življenje vse družine

Številni raziskovalci možganske organoide še naprej razvijajo in vitro, torej zunaj živega organizma, v laboratorijskih posodah. Eden od ciljev takšnega raziskovanja je tudi zmanjšanje števila živali, potrebnih za poskuse.

»To je očitno etično občutljivo področje in za tovrstne poskuse na živalih mora obstajati zelo dober razlog, večina znanstvenih smeri jih ne zahteva,« je dodala Lancaster. »Področje si še vedno prizadeva za povsem in vitro rešitve, vendar pa lahko to delo prispeva tudi k temu, da bomo razumeli, kaj je potrebno za izboljšanje teh in vitro modelov, da dosežejo bolj zrele faze.«

{twitter}

Part-human part-mouse brain developed in science breakthrough https://t.co/xyfsL9K6Nr

— BBC News (UK) (@BBCNews) September 16, 2026

{/twitter}

Raziskava tako odpira nove možnosti za proučevanje bolezni človeških možganov v živem organizmu, hkrati pa še izraziteje postavlja vprašanja o mejah takšnega eksperimentiranja. Njena vrednost bo zato odvisna ne le od tega, kaj lahko znanstveniki s takšnimi modeli ugotovijo, temveč tudi od tega, kako strogo bodo nadzorovali njihovo uporabo.