Вчені розробили новий метод вирощування людських органоїдів мозку, трансплантованих у мишей. Ці органоїди займають більше місця в черепі миші та можуть імітувати деякі аспекти складної роботи мозку, зокрема формування життєздатних нейронних мереж. На думку авторів, це дозволить краще вивчати неврологічні розлади в лабораторних умовах. Вони також стверджують, що створення таких тварин досі є етично прийнятним.
«Ми вжили надзвичайних заходів щодо етичного нагляду протягом останніх кількох років», — заявив старший автор Сергіу Пашка, директор програми Stanford Brain Organogenesis Program, на брифінгу цього тижня.
Новий тип мишей
Органоїди — це тривимірні скупчення клітин, які можуть відтворювати деякі властивості органу. Їх вирощують зі стовбурових клітин у лабораторії. Ці структури можна використовувати для точнішого вивчення того, як ліки чи інші речовини впливають на органи в реалістичнішому середовищі, ніж клітини в чашці Петрі.
Вчені досягли значного прогресу у створенні органоїдів, які все більше наближаються до складності органу-імітатора, включно з мозком. Пашка та його колеги раніше продемонстрували можливість трансплантації людських органоїдів мозку в мишей, які потім могли далі дозрівати й навіть інтегруватися в їхні нервові системи.
Ці експерименти зіткнулися з деякими перешкодами. По-перше, людські органоїди мозку все ще ростуть приблизно з тією ж швидкістю, що й людський мозок, що значно повільніше, ніж мишачий мозок (приблизно в 20 разів повільніше). По-друге, оскільки мишачий мозок дозріває так швидко, він ефективно витісняє людський органоїд мозку незабаром, обмежуючи потенційний розмір і функціональність останнього.
У новому дослідженні, опублікованому в середу в Nature, команда, схоже, знайшла вихід із цієї проблеми. Вони створили мишей, генетично модифікованих так, щоб їм бракувало значної частини неокортексу та гіпокампу. І після трансплантації людських органоїдів мозку в цих мишей, органоїди змогли розправити крила і вирости до більших розмірів. Дослідники назвали свою техніку ксенокортифікацією.
Можливо, дивно, але навіть миші, народжені без неокортексу та гіпокампу, все ще можуть виживати та бути функціональними — це свідчення здатності ссавців компенсувати та утворювати нові зв’язки на ранніх стадіях розвитку (навіть людські діти можуть процвітати, маючи значні частини мозку). Звісно, ці миші все ще мають дефіцит пам’яті та інших аспектів порівняно зі звичайними мишами.
Дослідники виявили, що людські органоїди мозку всередині цих мишей могли рости більшими та утворювати складніші нейронні зв’язки, ніж раніше. Ще більш вражаюче, що процес ксенокортифікації, здавалося, навіть запобігав деяким відомим дефіцитам, що спостерігалися у мишей з відсутнім неокортексом та гіпокампом.
«Трансплантація нейронних органоїдів у гризунів пропонує перспективну платформу in vivo для дослідження функцій людського мозку та розробки терапевтичних засобів», — написали вони у своїй статті.
Етика мишей з людським мозком
Хоч як би корисно було мати кращу модель роботи мозку в лабораторії, принаймні деякі вчені та зовнішні спостерігачі висловили занепокоєння щодо етики цього напрямку досліджень. Може настати момент розвитку, коли такі органоїди стануть достатньо складними, щоб відчувати базові відчуття, наприклад, біль, або, можливо, навіть примітивну форму свідомості.
Неясно, чи можливе таке, аніж неясно, як вчені, що працюють над такими дослідженнями, зможуть визначити, коли цей момент розвитку буде досягнуто. Але навіть якщо відкинути ці страхи як наукову фантастику, залишається занепокоєння, що створення тварин з органоїдами мозку, схожими на людські, може змінити їх шкідливим або етично сумнівним чином.
Автори стверджують, що вони добре обізнані про потенційні етичні наслідки своєї роботи і вжили відповідних запобіжних заходів щодо своїх останніх досліджень, що включало звернення до інституту нейронаук Стенфорда.
«[Ми мали] групу експертів, які розглянули експерименти, які ми планували провести, і надали рекомендації. І згодом університет сформував етичний комітет, зовнішній до університету, який включав етиків, юристів, адвокатів пацієнтів і, звичайно, нейробіологів, які фактично моніторили та розглядали всі експерименти протягом останніх кількох років. І я регулярно виступав перед цим комітетом», — сказав Пашка на брифінгу. «Тому ми були особливо обережні не лише щодо добробуту тварин… ми також шукали будь-які потенційні зміни в поведінці, які могли б бути проблематичними».
«Миші все ще досить далекі від нас, і навіть з людськими клітинами в їхніх головах, ця модель може, а може й не мати корисну, надійну інформацію для розуміння людських хвороб».
Артур Каплан, біоетик і почесний професор кафедри популяційного здоров’я Медичної школи NYU Grossman, який не брав участі у дослідженні, був вражений результатами команди, але каже, що слід бути обачливими, не надто поспішаючи з гучнішими прогнозами, які можуть виникнути з цього дослідження.
«Мені це здалося трохи надто оптимістичним. Ми насправді не побачили, чи можна краще зрозуміти аутизм, наприклад, за допомогою органоїдів у мозку миші. Миші все ще досить далекі від нас, і навіть з людськими клітинами в їхніх головах, ця модель може, а може й не мати корисну, надійну інформацію для розуміння людських хвороб», — сказав він Gizmodo. «Я думаю, ми маємо багато обіцянок, якщо так можна сказати, щодо важливості цієї моделі для неврологічних та психічних розладів, тому що, безумовно, будуть критика, заперечення і, можливо, навіть законодавство, що забороняє таку роботу».
Деякі з цих заперечень можуть бути необґрунтованими, зазначає Каплан. Він вказує на те, що значна кількість людей, включаючи політиків та посадовців охорони здоров’я, помилково стверджували, що деякі вакцини містять людські ембріональні тканини як аргумент проти вакцинації, наприклад (ці вакцини були виготовлені за допомогою клітинних ліній, отриманих десятиліття тому з плоду, і в кінцевому продукті немає цілих ембріональних тканин). Отже, створення тварин, які навіть теоретично можуть наблизитися до людських рис, неминуче викличе жваву дискусію з усіх боків.
«Я думаю, що людсько-тваринні химери завжди викликали занепокоєння», — сказав він.
Каплан не стверджує, що це дослідження не може призвести до важливих нових висновків, але, ймовірно, дослідникам, таким як Пашка, та іншим у цій галузі доведеться завоювати громадську думку та заспокоїти їхні страхи.
«Я думаю, модель виглядає цінною, хоча я й кажу, що вона може бути трохи надто оптимістичною щодо її цінності», — сказав він. «Я думаю, нам потрібна більш прозора громадська дискусія. Її можуть скликати законодавчі органи штатів, релігійні групи, юридичні групи, галузь біоетики».
«Людино-тварини» навряд чи з’являться найближчим часом. Але хто знає в наш час?