„Mini-creierele” crescute în laborator au înregistrat trecerea timpului. Cercetătorii au făcut o descoperire surprinzătoare

Cercetătorii au reușit să mențină în laborator, timp de aproximativ șapte ani, mici grupuri de celule cerebrale umane care au continuat să se dezvolte și să se maturizeze. Experimentul arată că aceste structuri, numite organoide cerebrale, pot urma etape ale dezvoltării asemănătoare celor observate în celulele creierului uman, chiar dacă nu au făcut niciodată parte dintr-un organism.

Rezultatele, prezentate într-un nou studiu publicat în revista Nature, ar putea oferi cercetătorilor o modalitate de a studia mai bine modul în care apar și evoluează afecțiuni precum autismul și schizofrenia.

„Mini-creierele” s-au maturizat timp de 7 ani

Organoidele cerebrale sunt mici grupuri de celule obținute din celule stem. Cercetătorii din mai multe țări le folosesc pentru a încerca să înțeleagă mai bine dezvoltarea creierului uman și pentru a testa medicamente fără să fie nevoie, în anumite etape ale cercetării, de animale de laborator.

Până acum, majoritatea acestor organoide puteau fi menținute doar câteva luni. Acest lucru limita cercetarea în principal la primele etape ale dezvoltării creierului, un proces care la oameni continuă timp de aproape două decenii.

O echipă internațională condusă de cercetători americani a reușit însă să păstreze unele dintre aceste structuri timp de aproximativ șapte ani. Potrivit Paolei Arlotta, profesor la Universitatea Harvard și autor principal al studiului, acestea sunt cele mai vechi organoide cerebrale crescute în laborator despre care există date.

În tot acest timp, celulele nu au rămas neschimbate. Ele au continuat să se transforme și să se maturizeze, deși nu s-au aflat niciodată într-un embrion sau într-un corp uman.

„Creierul poate continua să se dezvolte în afara contextului unei persoane pentru o perioadă de timp fără precedent”, a explicat Arlotta.

Citește și: Infidelitatea și creierul: ce au descoperit oamenii de știință despre diferențele neurologice dintre persoanele monogame și cele non-monogame

Celulele par să „înregistreze” trecerea timpului

Una dintre cele mai interesante concluzii ale cercetătorilor este că organoidele par să păstreze o urmă a etapelor prin care au trecut. Studiul arată că acestea au „înregistrat trecerea timpului și au păstrat o memorie a etapelor de dezvoltare deja parcurse”.

Expresia nu trebuie însă interpretată ca o dovadă că aceste mici structuri au amintiri în sensul în care oamenii își amintesc copilăria sau anumite evenimente. Arlotta a subliniat că este vorba despre o „memorie” la nivel celular, în sensul că trecutul dezvoltării celulelor lasă urme biologice care pot fi observate ulterior.

Organoidele sunt, practic, modele biologice ale celulelor cerebrale umane. Ele sunt însă mult mai simple decât un creier adevărat și nu primesc informații senzoriale din mediul înconjurător. Cercetătorii sunt de acord că aceste structuri nu au conștiință și nu sunt capabile de funcții cerebrale complexe de ordin superior.

„Ceasurile” genetice au măsurat vârsta celulelor

Pentru a verifica dacă organoidele îmbătrânesc într-un mod asemănător celulelor din creierul uman, oamenii de știință au folosit trei tipuri de „ceasuri” genetice dezvoltate recent. Aceste instrumente pot estima aproximativ vârsta biologică a celulelor analizând anumite modificări genetice.

Toate cele trei metode au indicat aceeași tendință: celulele din organoide s-au modificat de-a lungul anilor într-un mod asemănător celulelor cerebrale normale. Pentru cercetători, rezultatul a fost important deoarece sugerează că dezvoltarea celulelor nu depinde în totalitate de faptul că acestea se află într-un organism.

Citește și: Oamenii sunt îngroziți de creierele umane cultivate în laborator

Experimentul care a „deformat timpul”

Pentru a-și verifica și mai bine ipoteza, cercetătorii au făcut un experiment neobișnuit. Au combinat celule care se dezvoltaseră timp de un an cu celule care aveau doar două săptămâni. Astfel au creat ceea ce oamenii de știință numesc o „himeră”, adică o structură formată din celule aflate în stadii diferite de dezvoltare.

Celulele tinere s-au comportat normal. Cele mai vechi au avut însă o reacție surprinzătoare: au „sărit” peste o parte importantă a procesului de dezvoltare și au început să producă neuroni care, în mod obișnuit, apar după aproximativ patru luni. Arlotta a descris fenomenul drept o formă de „deformare a timpului” dezvoltării cerebrale.

Descoperirea ar putea avea implicații interesante pentru cercetările viitoare. Oamenii de știință ar putea încerca să folosească mecanismul pentru a accelera dezvoltarea anumitor tipuri de celule cerebrale și pentru a le studia mai rapid.

Organoidele ar putea ajuta la cercetările unor boli

Una dintre cele mai importante aplicații ale acestei descoperiri este posibilitatea de a urmări dezvoltarea celulelor cerebrale pe perioade mult mai lungi. Cercetătorii speră că astfel vor putea observa mai bine când și cum apar modificările asociate unor tulburări neurologice și psihiatrice, inclusiv autismul și schizofrenia.

Dacă organoidele pot reproduce anumite etape ale dezvoltării cerebrale pe parcursul mai multor ani, oamenii de știință ar putea avea la dispoziție un model mai bun pentru studierea proceselor care au loc mult după primele luni de dezvoltare. Până la acest experiment, recordul pentru cele mai longevive organoide cerebrale crescute în laborator era de puțin sub doi ani.

Ar putea „mini-creierele” să trăiască mult?

Descoperirea ridică și o întrebare aproape desprinsă din science-fiction: dacă aceste structuri nu au un organism care să îmbătrânească, să se îmbolnăvească și să moară, ar putea organoidele cerebrale întreținute în laborator să supraviețuiască, teoretic, mai mult decât un om?

„Nimeni nu știe cu adevărat”, a răspuns Arlotta.

Cercetătoarea consideră că este posibil ca aceste structuri să poată fi menținute în viață ceva mai mult timp, însă nu există încă suficiente date pentru a spune cât de mult ar putea rezista.

În cazul organoidelor folosite pentru acest studiu, experimentul s-a încheiat deja: structurile au fost distruse recent. Cu toate acestea, cei șapte ani în care au continuat să se dezvolte au oferit cercetătorilor o perspectivă fără precedent asupra modului în care celulele cerebrale umane pot păstra și urma etapele propriei dezvoltări.