Raziskovalci bi radi temeljito proučili, kako se razvijajo človeški možgani in kako nanje vplivajo različna stanja, a na živih ljudeh je to mogoče le v zelo omejeni meri. Za rešitev te težave je raziskovalna skupina na Stanfordu razvila novo metodo, pri kateri človeške možganske organoide, torej drobne organčke, vsadijo v lobanje miši.
Raziskovalci so uporabili biotehnološko spremenjene miši, pri katerih je večina možganske skorje – najbolj zunanje plasti možganov, ki nadzoruje višje miselne procese, spomin, jezik in odločanje – manjkala. Zato so jim gene spremenili tako, da so izključili celice, ki bi sicer v zgodnjem razvoju oblikovale ta možganska območja. Čeprav so miši brez možganske skorje v nalogah, ki preizkušajo spomin in fino motoriko, nekoliko slabše opravile, so se v drugih pogledih vedle precej tipično – kar je samo po sebi zelo zanimivo.
»Te živali, ki jim manjka polovica možganske prostornine ter 98 odstotkov skorje in hipokampusa, delujejo presenetljivo dobro,« je povedal Sergiu Pașca, avtor študije, ki poroča o rezultatih, in profesor psihiatrije in vedenjskih znanosti na Stanfordu. »Na pogled ne bi mogli razlikovati, katera miš med drugimi je tista z odstranjeno možgansko skorjo, kar kaže, da imajo preostali deli izjemno plastičnost in lahko v bistvu prevzamejo vlogo odstranjenih, če nekatere dele živčevja odstranimo v zelo zgodnji fazi razvoja.«
Raziskovalci so nato izkoristili prazen prostor v lobanji in glodavcem kirurško vsadili tridimenzionalni skupek živčnih celic, vzgojen iz človeških celic. Strokovnjaki te miniaturne človeške možganske organoide v laboratoriju že nekaj časa uporabljajo kot model za proučevanje pravih možganov, vendar ta novi preboj omogoča opazovanje, kako se obnašajo v živem, dihajočem organizmu.
Omembe vredno je, da se je človeško možgansko tkivo v »ksenokortikalnih miših« počutilo zelo dobro in se je v treh mesecih po prostornini povečalo skoraj petkrat. Človeški organoid je vzpostavil delujoče povezave tako z mišjimi lastnimi možgani kot s hrbtenjačo. »Človeške celice se relativno dobro povežejo s preostalim živčevjem. So električno aktivne. Lahko jih resnično preučujemo in vidimo, kako oblikujejo mreže,« pravi Pașca.
V naslednjem delu raziskave so preverjali, ali bi lahko ksenokortikalne miši služile kot model za proučevanje, kako različne bolezni in razvojne motnje vplivajo na človeške možgane. Na primer, naši možgani so v razvoju izjemno občutljivi na nizko raven kisika, veliko bolj kot mišji možgani. Ta ranljivost pomembno prispeva k nastanku stanj, kot je cerebralna paraliza.
Po petih urah izpostavljenosti nizki ravni kisika so se pri ksenokortikalnih miših, kot je bilo pričakovati, pokazale precejšnje poškodbe v tkivu možganske skorje človeškega izvora. Te miši s pomanjkanjem kisika so imele tudi težave z gibanjem in ravnotežjem, kar je pri ljudeh simptom cerebralne paralize. Hkrati pa »običajnih« miši nizka raven kisika skoraj ni prizadela. »Če ugotovimo, kaj pojasnjuje to razliko, nas to lahko privede na sled občutljivosti človeškega živčevja na pomanjkanje kisika, osvetli mehanizme, ki stojijo za cerebralno paralizo, in zagotovi osnovo za preizkušanje morebitnih terapevtskih strategij,« pravi Pașca.
Modeli ksenokortikalnih miši bi se poleg tega lahko uporabljali tudi za proučevanje izvora drugih človeških bolezni ali motenj živčnega razvoja, med drugim shizofrenije, epilepsije in avtizma. Zelo zanimiva smer raziskav je lahko tudi to, da človeški mini možgani, presajeni v miši, izvirajo iz DNK določene osebe, kar raziskovalcem omogoča, da v bistvu sledijo, kako in zakaj možgani te osebe delujejo tako, kot delujejo.
Tudi drugi strokovnjaki s tega področja raziskavo hvalijo in pravijo, da gre za obetavno novo metodo za razkrivanje skrivnosti razvoja človeških možganov. Hkrati opozarjajo, da ima model omejitve. Najpomembnejša med njimi je, da bo težko ločiti običajni razvoj človeških možganov od učinka, ki ga povzroča rast v nenavadnem okolju ksenokortikalnih mišjih možganov.
»Biti moramo previdni: funkcionalna integracija možganskih celic človeškega izvora ne pomeni njihove funkcionalne enakovrednosti. Presajeno človeško možgansko tkivo nima lastnosti zrelega človeškega možganskega tkiva. Zabeleženo vedenje pa lahko izvira iz interakcije človeške skorje in preostale mišje podkorteksne strukture,« pravi Adeel Razi, raziskovalec računalniške nevroznanosti na Univerzi Monash, ki v študiji ni sodeloval. »Omejitev tehnike je torej, da je težko ugotoviti, ali so presajene človeške možganske celice za določeno opaženo vedenje potrebne ali le zadostne.«
