Studiu coordonat de un român: Celule cerebrale umane, implantate în şoareci pentru a analiza tulburările psihiatrice

Oamenii de ÅŸtiinţă din Statele Unite, coordonaÅ£i de un cercetător româno-american, au reuÅŸit să implanteze un tip de celule cerebrale umane, denumite organoide, în exemplare tinere de ÅŸoareci pentru a studia tulburări psihiatrice complexe, precum schizofrenia, ÅŸi pentru a experimenta o serie de tratamente, potrivit unui studiu publicat miercuri, informează AFP.

Sursa foto: quantamagazine.org

Tulburările mintale sunt foarte greu de studiat pentru că animalele nu le resimt în acelaÅŸi fel ca oamenii, iar aceÅŸtia din urmă nu pot face obiectul unor experimente in vivo.

Cercetătorii practică deja tehnica plasării în cultură, în vase Petri, a unor Å£esuturi de creier uman obÅ£inute din celule stem. Dar, în laborator, "neuronii nu ajung la mărimea pe care ar avea-o într-un creier uman adevărat", a explicat Sergiu PaÅŸca, profesor de psihiatrie ÅŸi ÅŸtiinÅ£e comportamentale la Universitatea Stanford din Statele Unite ÅŸi principal autor al studiului publicat în revista Nature.

În plus, aceste Å£esuturi plasate în cultură în afara corpului uman nu permit studierea simptomelor pe care le generează un defect apărut în funcÅ£ionarea lor.

O soluÅ£ie ar consta în implantarea acestor Å£esuturi de creier uman, denumite organoide, în creierele unor exemplare tinere de ÅŸoareci. Vârsta este importantă, întrucât creierul unui animal adult încetează să se mai dezvolte, fapt care ar afecta integrarea celulelor umane.

Transplantându-le într-un animal tânăr, "am constatat că organoidele pot să devină destul de mari ÅŸi vascularizate" ÅŸi, deci, să fie alimentate de reÅ£eaua sangvină a ÅŸoarecelui, ajungând să ocupe până la aproximativ o treime din emisfera creierului" animalului, a detaliat cercetătorul româno-american Sergiu PaÅŸca.

Autorii studiului au testat buna implantare a organoidelor suflând un curent de aer spre mustăţile ÅŸoarecelui, fapt care a dus la o activitate electrică în neuronii de origine umană - semn că ei jucau bine rolul de receptori ai unui stimul extern.

Apoi, cercetătorii au vrut să afle dacă acei neuroni puteau să transmită un semnal către corpul ÅŸoarecelui. Pentru a face acest lucru, oamenii de ÅŸtiinţă au implantat organoide modificate în prealabil în laborator pentru a reacÅ£iona la o lumină albastră. Apoi, i-au antrenat pe ÅŸoareci să bea apă dintr-o canulă atunci când lumina albastră stimula organoidele prin intermediul unui cablu conectat la creierele lor. Manevra s-a dovedit eficientă în două săptămâni.

Chestiuni etice

Echipa de la Universitatea Stanford a utilizat într-un final noua sa tehnică folosind organoide prelevate de la pacienÅ£i diagnosticaÅ£i cu o boală genetică, sindromul Timothy. Cercetătorii au observat că în creierul acelui ÅŸoarece organoidele creÅŸteau mai puÅ£in repede ÅŸi aveau o activitate mai redusă în comparaÅ£ie cu organoidele provenite de la pacienÅ£i sănătoÅŸi.

Pe termen lung, noua tehnică ar putea fi utilizată pentru a testa o serie de medicamente noi, au declarat doi oameni de ÅŸtiinţă care nu au participat la acest studiu, dar care au comentat concluziile sale în revista Nature.

Studiul recent "duce într-un teritoriu necunoscut capacitatea noastră de a studia dezvoltarea, evoluÅ£ia ÅŸi bolile creierului uman", au precizat Gray Camp, de la Institutul Roche pentru Bioinginerie TranslaÅ£ională din ElveÅ£ia, ÅŸi Barbara Treutlein, de la Ecole Polytechnique din Zurich (ETH).

Tehnica ridică ÅŸi întrebări de natură etică, mai ales pe aceea de a ÅŸti până în ce punct implantarea unor Å£esuturi umane într-un animal poate să modifice natura sa profundă.

Profesorul Sergiu PaÅŸca a infirmat un astfel de risc pentru ÅŸoarecele studiat, datorită rapidităţii cu care se dezvoltă creierul său în raport cu cel uman. Sergiu PaÅŸca a calificat drept "barieră naturală" funcÅ£ionarea cortexului ÅŸoarecelui, care nu ar dispune de timpul necesar pentru a integra în profunzime neuroni de origine umană.

O astfel de barieră ar putea, în schimb, să nu mai existe în cazul speciilor mai apropiate de om, spune Sergiu PaÅŸca. Cercetătorul româno-american se opune utilizării acestei metode asupra primatelor.

El subliniază "imperativul moral" ca oamenii să poată să studieze mai bine ÅŸi, eventual, să trateze tulburările psihiatrice, Å£inând cont în acelaÅŸi timp de proximitatea faţă de oameni a modelului animal utilizat.

"Tulburările psihiatrice umane sunt în foarte mare măsură specifice omului. De aceea noi trebuie să reflectăm cu prudenţă (...) până în ce punct vrem să lucrăm asupra unora dintre aceste modele", a avertizat Sergiu PaÅŸca.

Sergiu PaÅŸca, născut pe 30 ianuarie 1982, este un medic ÅŸi om de ÅŸtiinţă româno-american, care lucrează în prezent ca profesor de psihiatrie ÅŸi ÅŸtiinÅ£e comportamentale la Universitatea Stanford din Statele Unite.

Născut la Cluj-Napoca, Sergiu PaÅŸca ÅŸi-a petrecut copilăria în Aiud în perioada ultimilor ani ai comunismului din România. A manifestat un interes deosebit faţă de chimie încă de la o vârstă fragedă ÅŸi ÅŸi-a amenajat primul laborator ÅŸtiinÅ£ific la vârsta de 11 ani în subsolul casei părinÅ£ilor săi. În ultimul an de liceu, a câÅŸtigat un premiu la Olimpiada naÅ£ională de chimie, obÅ£inând astfel o bursă ÅŸi dreptul de a se înscrie la orice facultate dorea din Å£ara noastră. În 2001, s-a înscris la Universitatea de Medicină ÅŸi Farmacie "Iuliu HaÅ£ieganu" din Cluj-Napoca.

În acelaÅŸi timp, a studiat electrofiziologia la Institutul Max Plack pentru Cercetări în domeniul Creierului din Frankfurt. După ce a obÅ£inut diploma de medic în 2007, Sergiu PaÅŸca s-a înscris la studii post-doctorale la Universitatea Stanford în 2009. La această universitate americană, el a dezvoltat metode pentru a obÅ£ine neuroni din celule stem pluripotente induse (iPSC) ÅŸi pentru a folosi acele culturi de neuroni cu scopul de a identifica fenotipurile celulare asociate unor maladii cerebrale, precum Sindromul Timothy ÅŸi Sindromul Dravet.

Sergiu PaÅŸca a fost inclus de cotidianul The New York Times pe lista sa de Vizionari în Medicină ÅŸi ÅžtiinÅ£e ÅŸi este câÅŸtigătorul din 2018 al Premiului Vilcek pentru Promisiune Medicală Creativă, atribuit de FundaÅ£ia Vilcek. În 2022, cercetătorul româno-american a susÅ£inut un discurs în cadrul celebrelor conferinÅ£e TED despre ingineria inversată a creierului uman în condiÅ£ii de laborator.