Istraživači bi vrlo željeli temeljito proučiti kako se razvija ljudski mozak i kako na njega mogu utjecati različita stanja, no na živim ljudima to je moguće samo u vrlo ograničenoj mjeri. Za rješenje tog problema istraživačka skupina sa Stanforda razvila je novu metodu kojom se ljudski moždani organoidi, odnosno minijaturni organčići, presađuju u lubanju miševa.
Istraživači su koristili biotehnološki modificirane miševe kojima je nedostajao velik dio moždane kore – vanjskog sloja mozga koji upravlja višim razinama mišljenja, pamćenjem, jezikom i donošenjem odluka. U tu su svrhu modificirali njihove gene tako da isključe stanice koje bi u normalnim okolnostima tijekom ranog razvoja oblikovale ta područja mozga. Iako su miševi bez moždane kore bili nešto slabiji u zadacima koji ispituju pamćenje i fine motoričke sposobnosti, u drugim su aspektima pokazivali prilično tipično ponašanje – što je i samo po sebi vrlo zanimljivo.
„Ove životinje kojima nedostaje polovica volumena mozga, odnosno 98 posto kore i hipokampusa, funkcioniraju iznenađujuće dobro”, rekao je Sergiu Pașca, autor studije koja izvješćuje o rezultatima, profesor psihijatrije i bihevioralnih znanosti na Stanfordu. „Na pogled ne bismo mogli razlikovati koji je miš lišen moždane kore među ostalima, što upućuje na to da, ako se pojedini dijelovi živčanog sustava uklone u vrlo ranoj fazi razvoja, ostali dijelovi imaju izvanrednu plastičnost i u biti mogu preuzeti njihovu ulogu.”
Iskoristivši prazan prostor u lubanji, istraživači su zatim kirurškim putem u glodavce presadili po jednu trodimenzionalnu nakupinu živčanih stanica uzgojenu iz ljudskih stanica. Te minijaturne ljudske moždane organoide stručnjaci već neko vrijeme koriste u laboratoriju kao model za proučavanje pravog mozga, no ovaj novi iskorak omogućuje da promatraju kako se ponašaju u živom organizmu koji diše.
Zanimljivo je da se ljudsko moždano tkivo u „ksenokortikalnim miševima” osjećalo vrlo dobro i da mu je volumen u tri mjeseca porastao gotovo petero puta. Ljudski organoid ostvario je funkcionalne veze i s vlastitim mozgom i leđnom moždinom miševa. „Ljudske se stanice relativno dobro povezuju s ostatkom živčanog sustava. Električno su aktivne. Doista ih možemo ispitivati i vidjeti kako oblikuju mreže”, kaže Pașca.
U sljedećem dijelu istraživanja ispitivali su mogu li ksenokortikalni miševi poslužiti kao model za proučavanje toga kako različite bolesti i razvojni poremećaji djeluju na ljudski mozak. Primjerice, naš je mozak tijekom razvoja iznimno osjetljiv na niske razine kisika, mnogo više od mozga miševa. Ta ranjivost znatno pridonosi nastanku stanja poput cerebralne paralize.
Nakon pet sati izloženosti niskoj razini kisika ksenokortikalni miševi pokazali su – kako se i očekivalo – znatno oštećenje u moždanom korteksu ljudskog podrijetla. Ti miševi s manjkom kisika imali su i poteškoće s kretanjem i poremećaje ravnoteže, što su simptomi cerebralne paralize i kod ljudi. Istodobno je „normalne” miševe niska razina kisika gotovo uopće nije pogodila. „Ako otkrijemo što objašnjava tu razliku, to bi nas moglo uputiti na trag osjetljivosti ljudskog živčanog sustava na nedostatak kisika, moglo bi rasvijetliti mehanizme koji stoje iza cerebralne paralize i pružiti osnovu za testiranje potencijalnih terapijskih strategija”, kaže Pașca.
Ksenokortikalni modeli miševa osim toga mogli bi se koristiti i za istraživanje podrijetla drugih ljudskih bolesti ili neurorazvojnih poremećaja – među ostalim shizofrenije, epilepsije i autizma. A vrlo zanimljiv smjer istraživanja mogla bi biti činjenica da ljudski mini-mozgovi presađeni u miševe potječu iz DNK određene osobe, što istraživačima omogućuje da u biti prate kako i zašto mozak te osobe funkcionira onako kako funkcionira.
Drugi stručnjaci koji rade na tom području također hvale istraživanje, navodeći da je riječ o obećavajućoj novoj metodi za otkrivanje tajni razvoja ljudskog mozga. Istodobno upozoravaju i na to da model ima ograničenja. Najvažnije je među njima da će biti teško razlučiti normalan razvoj ljudskog mozga od učinka koji uzrokuje rast u neobičnom okruženju ksenokortikalnog mišjeg mozga.
„Moramo biti oprezni: funkcionalna integracija moždanih stanica ljudskog podrijetla ne znači njihovu funkcionalnu istovrijednost. Presađeno ljudsko moždano tkivo nema svojstva zrelog ljudskog moždanog tkiva. A zabilježeno ponašanje može proizlaziti iz međudjelovanja ljudske kore i preostale mišje potkore”, kaže Adeel Razi, istraživač računalne neuroznanosti sa Sveučilišta Monash, koji nije sudjelovao u istraživanju. „Ograničenje tehnike stoga je u tome što je teško utvrditi jesu li presađene ljudske moždane stanice potrebne ili samo dovoljne za određeno promatrano ponašanje.”
