Mokslininkai bando sukurti žmonių ir kitų gyvūnų smegenis kuo arčiau dabarties. Tai svarbu eksperimentams, organų transplantacijai ir ligoms tirti. Gali būti, kad artimiausiu metu pavyks mėgintuvėliuose auginti sąmoningus mėginius.
- „Salik.biz“
Kiaulės be galvos
2018 m. Balandžio mėn. Žurnalas „Nature“paskelbė 17 pirmaujančių pasaulio neurofiziologų atvirą laišką, kuriame raginama kurti taisykles ir apribojimus eksperimentams su dirbtinai išaugintu nervų audiniu, nes labai greitai bus galima atkurti ne tik struktūras, bet ir smegenų funkcijas. Kitaip tariant, labai tikėtina, kad kai kurie laboratoriniai mėginiai rodo sąmonės požymius, ir jūs turite būti tam pasiruošę. Tiesą sakant, tai buvo atsakas į Jeilio universiteto mokslininkų pranešimą, kad jie kiaulės smegenis, atskirtas nuo kūno, laikė gyvas 36 valandas. Daugiau nei šimto gyvūnų smegenų kraujotakai atkurti buvo naudojamos specialiai sukurtos „BrainEx“šildomos pompos sistemos ir sintetinis kraujo pakaitalas praėjus keturioms valandoms po jų galvos nukirstos galvos. Tokiu būdu reanimuojamose smegenyse buvo rasta milijardai gyvų, veiksmingų nervų ląstelių. Tačiau elektrinio aktyvumo nebuvo - tai parodė elektroencefalograma. Todėl mokslininkai padarė išvadą, kad smegenys yra gyvos, tačiau yra komoje, o tai reiškia, kad nėra sąmonės. Anot darbo autorių, atgaivintos kiaulių smegenys gali būti ir toliau naudojamos kaip medžiaga tiriant naujus vaistus nuo vėžio ar Alzheimerio ligos. Be to, techniškai šis atradimas gali būti vertinamas kaip būdas išlaikyti organą gyvą tolimesnei transplantacijai arba priversti smegenis, užaugintas laboratoriniame darbe. Anot darbo autorių, atgaivintos kiaulių smegenys gali būti ir toliau naudojamos kaip medžiaga tiriant naujus vaistus nuo vėžio ar Alzheimerio ligos. Be to, techniškai šis atradimas gali būti vertinamas kaip būdas išlaikyti organą gyvą tolimesnei transplantacijai arba priversti smegenis, užaugintas laboratoriniame darbe. Anot darbo autorių, atgaivintos kiaulių smegenys gali būti ir toliau naudojamos kaip medžiaga tiriant naujus vaistus nuo vėžio ar Alzheimerio ligos. Be to, techniškai šis atradimas gali būti vertinamas kaip būdas išlaikyti organą gyvą tolimesnei transplantacijai arba priversti smegenis, užaugintas laboratoriniame darbe.
Smegenys mėgintuvėlyje
Ši problema buvo atidžiai sprendžiama nuo 2000-ųjų vidurio, kai japonų biologai nuosekliai augino smegenų žievę, hipofizę ir optinę taurę - diencephalono sienelės išaugą žinduolių embrionuose. Kamieninės ląstelės visur buvo naudojamos kaip statybinės medžiagos. 2012 m. Amerikos mokslininkai laboratorinėmis sąlygomis įgijo priekinę smegenų dalį su žieve, kurios vystymosi stadija atitiko žmogaus embriono smegenis pirmojo nėštumo trimestro pabaigoje. Stanfordo universiteto ekspertai nuėjo toliau ir po trejų metų sukūrė mažus gabalėlius, kurie imituoja naujagimio smegenis iškart po gimimo. Tuo pačiu metu Ohajo universiteto tyrėjai iš kamieninių ląstelių išaugino pilnavertes žmogaus smegenis, atitinkančias penkių savaičių amžiaus embriono lygį. Pasak eksperimento autorių,beveik visiškai atgamino visas pagrindines smegenų sritis, tačiau trūko kraujagyslių sistema. Todėl jis negalėjo toliau tobulėti ir funkcionuoti.
Mažas, bet nuotolinis
Mėgintuvėlių smegenys vis dar yra labai mažos. Pavyzdžiui, Stanfordo pavyzdžių matmenys yra tik nuo trijų iki keturių milimetrų. Ohajo pagamintas organas nėra didesnis nei trintukas ant pieštuko galiuko.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Pagrindinė mažinimo priežastis yra deguonies ir maistinių medžiagų trūkumas, kurį kraujagyslių sistema tiekia vidaus organams. Dirbtinės smegenys neturi tokios sistemos, o vienintelis įmanomas būdas įsiskverbti reikalingų medžiagų molekulėms yra per audinius.
Be to, maistinis tirpalas, kuriame auginamos smegenys, nesugeba visiškai atkurti specifinės mikroaplinkos, kurioje auga ir vystosi žmogaus smegenys. Tai, savo ruožtu, riboja signalizuojančių molekulių, perduodančių signalus ar dirgiklius, patekimą iš ląstelės į ląstelę. Gyvame organizme signalo perdavimo sutrikimai sukelia vėžį, autoimunines ligas ir diabetą, dirbtiniai - riboja dydį.
Neandertaliečių smegenys
Vienas iš galimų sprendimų yra chimerų gyvūnų sukūrimas, tai yra išaugintų žmogaus smegenų dalių transplantacija į kažkokį laboratorinį gyvūną. Pirmieji eksperimentai buvo atlikti su pelėmis. 2015 m. Salko biologinių tyrimų instituto (JAV) specialistai paskelbė, kad jie transplantavo mėgintuvėlyje užaugintas organeliles į graužikų smegenis ir sugebėjo jas prijungti prie gyvūnų kraujotakos sistemos. Po trijų mėnesių 80 procentų pelių buvo implantuotas dirbtinis nervų audinys. Tiesa, kaip pažymi darbo autoriai, operuojami graužikai netapo protingesni: jų elgesys nesiskyrė nuo įprasto. Mokslininkai mano, kad tokie tyrimai padarys revoliuciją regeneracinėje medicinoje ir leis užauginti ląsteles implantuoti žmonėms. Jei eksperimentai bus sėkmingi, bus galima persodinti visus mėgintuvėlyje sukurtus organelus - įskaitant neandertaliečius. Ne taip seniai amerikiečių biologai laboratorijoje išgavo neandertaliečio smegenis. Tam kamieninių ląstelių DNR buvo įvesta senovės žmonių genomui būdinga mutacija. Viena mutacija radikaliai pakeitė nervinių jungčių struktūrą ir net organelių formą.
Neandertaliečių nervinio audinio neuronai migravo greičiau ir sudarė mažiau sinapsių, palyginti su žmogaus smegenimis. Anot tyrimo autorių, tai panašu į tai, kas vyksta organelėse, pagamintose iš autizmo ląstelių. Tačiau pats dirbtinis nervinis audinys mažai ką pasako apie tai, kaip suaugusiųjų smegenys funkcionuos - ir tuo mokslininkai ypač domisi.
Norėdami suprasti visus procesus, vykstančius neandertaliečių smegenyse, turite jose fiksuoti elektrinį aktyvumą, kuris rodo sąmonę. Ir čia mokslininkai pateks į pilkąją zoną, apie kurią perspėjo balandžio mėnesio laiško autoriai. Jie turės nuostabų eksperimentinį modelį, kuris padės atsakyti į daugelį klausimų, tačiau šis modelis pajus viską ir tikriausiai supras.
Alfiya Enikeeva