Creierul în miniatură crescut din celule stem care poate contracta muşchii

Cercetătorii de la Cambridge au crescut în laborator un creier în miniatură care a atins un nivel de dezvoltare mai sofisticat decât organoidele din studiile experimentale anterioare. Oamenii de ştiinţă speră că acest „pas înainte” în domeniul biologiei moleculare va avansa studiul unor maladii precum boala neuronului motor, relatează The Guardian.

Cercetarea coordonată de Madeline Lancaster la Cambridge se alătură seriei de aproximări din ce în ce mai sofisticate ale creierului uman crescut în laborator prin ataşarea unui sistem nervos central - o şiră a spinării şi muşchi.

Oamenii de ştiinţă au putut observa cum mănunchiul de celule cerebrale umane (celule stem) de mărimea unor boabe de linte s-a conectat spontan cu şira spinării şi ţesutul muscular luate de la un embrion de şoarece. 

Muşchii au început să se contracte sub controlul organoidei cerebrale.

Lancaster a spus: „Ne place să ne imaginăm că sunt nişte mini-creiere în mişcare.”

Cercetătorii le numesc astfel datorită faptului că aceste structuri au atins un nivel de dezvoltare destul de sofisticat: ele se aseamănă în privinţa varietăţii neuronale şi organizării creierului fetal între 12 şi 16 săptămâni de sarcină  Acest lucru a fost posibil datorită faptului că au folosit o nouă metodă de creştere.

Organoidele din experimentele anterioare nu atingeau o complexitate prea mare deoarece centrul mănunchiului rămânea fără nutrienţi. Când mănunchiul ajungea la o anumită dimensiune, neuronii din centrul său pierdeau conectarea la sursa de nutrienţi şi începeau să moară, astfel că structura în ansamblul ei nu se mai putea dezvolta.

În noua cercetare oamenii de ştiinţă au crescut organoida iar apoi au tăiat-o cu ajutorul unei minuscule lame electrice în segmente de jumătate de milimetru pe care le-au plasat pe o membrană imersată în lichid nutritiv. În acest fel toată bucata avea acces la energie şi oxigen şi a putut să se dezvolte, să formeze noi conexiuni după ce a fost ţinută în cultură timp de un an de zile.

Organoidei i-au adăugat o şiră a spinării de un milimetru şi muşchii spatelui unui embrion de şoarece. Atunci celulele cerebrale au început aproape instantaneu să trimită conexiuni neuronale, ataşându-şi coloana vertebrală şi transmiţând semnale electrice, ceea ce a determinat spasme ale muşchilor.

Dacă un creier uman complet dezvoltat conţine între 80 şi 90 de miliarde de neuroni, o asemenea organoidă nu depăşeşte câteva milioane, având aşadar o cantitate de materie cenuşie ce o situează între un gândac şi un peşte-zebră. 

Este o structură mult prea primitivă pentru a vorbi de o complexitate în genul gândurilor sau conşţiinţei, însă, spune coordonatoarea studiului, pe baza acestor sisteme se pot crea modele ale bolilor şi se poate merge mai departe în studiile asupra formării reţelelor neuronale.

Maladii precum boala neuronului motor, epilepsia şi chiar schizofrenia pot fi modelate pornind de la aceste sisteme extrem de simple.