Japonijos mokslininkai laboratorijoje atkūrė žmogaus smegenų grandines. Tai leidžia naujai pažvelgti į ankstyvą nervų sistemos vystymąsi ir atveria perspektyvas geriau suprasti neurologinius bei psichiatrinius sutrikimus.
Dar visai neseniai tai, ką pavyko pasiekti Japonijos tyrėjams, atrodė kaip mokslinė fantastika. Laboratorinėje lėkštelėje jie užaugino žmogaus smegenų fragmentus ir leido jiems susijungti į veikiančias nervines grandines. Tai nėra „miniatiūrinės smegenys“, o tiksliai suprojektuotas modelis, rodantis, kaip skirtingos smegenų dalys jau ankstyvame vystymosi etape pradeda bendradarbiauti.
Kamieninės ląstelės ir naujo tipo nerviniai ryšiai
Nagojos universiteto komanda panaudojo pluripotencines kamienines ląsteles, galinčias virsti beveik bet kokio tipo žmogaus organizmo ląstelėmis, išskyrus tas, kurios vėlesniais vystymosi etapais sudaro placentą.
Iš šių ląstelių buvo išauginti organoidai – trimatės struktūros, primenančios besiformuojančius organus. Esminis žingsnis buvo sujungti du tokius organoidus: vieną, imituojantį smegenų žievę, ir kitą, atkuriantį gumburą (talamą). Taip buvo sukurti vadinamieji asembloidai, gebantys formuoti tarpusavio nervinius ryšius.
Smegenų žievė atsakinga už mąstymą, suvokimą ir sprendimų priėmimą, tačiau ji tinkamai subręsta tik tada, kai gauna atitinkamus signalus. Tyrimai parodė, kad šioje sąveikoje gumburas veikia kaip savotiškas organizatorius. Asembloiduose abiejų struktūrų nervinės skaidulos augo viena kitos link ir formavo sinapses, panašias į tas, kurios aptinkamos tikrose žmogaus smegenyse.
Sujungus žievę su gumburu, žievės audinys brendo greičiau, o neuronų aktyvumas ėmė sinchronizuotis, susidarant būdingoms smegenų bangoms. Tai rodo, kad laboratorijoje sukurtas modelis ne tik struktūriškai, bet ir funkciškai atkartoją ankstyvą žmogaus smegenų tinklų vystymąsi.
Ką tai gali pakeisti medicinoje?
Šis atradimas ypač svarbus kalbant apie neuroraidos sutrikimus, pavyzdžiui, autizmo spektro sutrikimus, kai žievės nervinės grandinės formuojasi kitaip, nei turėtų. Naujas modelis leidžia stebėti šiuos procesus realiuoju laiku, nenaudojant tikro žmogaus smegenų audinio.
„Padarėme svarbų žingsnį į priekį konstruktyvistiniame požiūryje į žmogaus smegenų supratimą per jų atkūrimą. Tikime, kad šie rezultatai paspartins mechanizmų, slypinčių už neurologinių ir psichiatrinių sutrikimų, atskleidimą ir naujų terapijų kūrimą“, – pabrėžia tyrimo vadovas prof. Fumitaka Osakada.
Žinoma, tai vis dar tik laboratorinis modelis, o ne tikros smegenys. Tačiau japonų mokslininkų darbas leidžia pažvelgti į procesus, kurie iki šiol buvo beveik nepasiekiami. Jis aiškiai parodo, kokią lemtingą reikšmę ankstyvam žmogaus nervų tinklų vystymuisi turi gumburo ir smegenų žievės sąveika.
