Echipa de cercetători coordonată de savantul român Sergiu Pașca a reușit să implanteze un tip de celule cerebrale umane, numite organoide, în exemplare de șoareci tineri. Scopul experimentului a fost studierea unor tulburări psihiatrice complexe, precum schizofrenia, dar și testarea unor tratamente, arată studiul publicat de Universitatea Stanford din Statele Unite.
Oamenii de știință spun că tulburările mintale sunt foarte dificil de studiat deoarece animalele nu le resimt în același mod ca oamenii, mai ales că nu pot fi realizate experimente in vivo pe aceștia. Cercetătorii folosesc deja tehnica plasării în cultură, în vase Petri, a unor ţesuturi de creier uman obţinute din celule stem.
În schimb, în laborator, "neuronii nu ajung la mărimea pe care ar avea-o într-un creier uman adevărat", a explicat Sergiu Paşca, profesor de psihiatrie şi ştiinţe comportamentale la Universitatea Stanford din SUA şi principal autor al studiului publicat în revista Nature.
Potrivit oamenilor de știință, aceste țesuturi plasate în cultură în afara corpului uman nu permit studierea simptomelor pe care le generează un defect apărut în funcționarea acestora. Soluția aplicată de cercetătorii coordonați de Sergiu Paşca a implicat implantarea unor țesuturi de creier uman, denumite organoide, în creierele unor exemplare tinere de şoareci. Vârsta este importantă deoarece creierul unui animal adult încetează să se mai dezvolte, ceea ce ar afecta integrarea celulelor umane, notează agenția AFP, citată de Agerpres.
Atunci când au fost transplantate într-un animal tânăr „am constatat că organoidele pot să devină destul de mari şi vascularizate” și deci, să fie alimentate de reţeaua sangvină a şoarecelui, ajungând să ocupe până la aproximativ o treime din emisfera creierului", a afirmat cercetătorul româno-american Sergiu Paşca.
Cum au fost transplantate celulele cerebrale umane în creierele șoarecilor
Cercetătorii au testat buna implantare a organoidelor prin suflarea unui curent de aer prin mustățile șoarecelui. Acest lucru a generat o activitate electrică în neuronii de origine umană, fapt că aceștia jucau bine rolul de receptori ai unui stimul extern.
Mai apoi, oamenii de știință au vrut să afle dacă acei neuroni puteau să transmită un semnal către corpul şoarecelui. Pentru a face acest lucru, au implantat organoide modificate în prealabil în laborator pentru a reacţiona la o lumină albastră. Apoi, i-au antrenat pe şoareci să bea apă dintr-o canulă atunci când lumina albastră stimula organoidele prin intermediul unui cablu conectat la creierele lor. Manevra s-a dovedit eficientă în două săptămâni, notează sursa citată.
Celulele cerebrale umane, prelevate de la pacienți cu o boală genetică
Echipa de cercetători de la Universitatea Stanford a folosit noua sa tehnică cu ajutorul organoidelor prelevate de la pacienţi diagnosticaţi cu o boală genetică, sindromul Timothy. Oamenii de știință au constatat că în creierul acelui şoarece organoidele creşteau mai puţin repede şi aveau o activitate mai redusă în comparaţie cu organoidele provenite de la pacienţi sănătoşi.
Astfel, noua tehnică ar putea fi utilizată pentru a testa o serie de medicamente noi.
Tehnica a ridicat şi întrebări de natură etică, mai ales pe aceea de a şti până în ce punct implantarea unor ţesuturi umane într-un animal poate să modifice natura sa profundă.
Profesorul Sergiu Paşca a infirmat un astfel de risc pentru şoarecele studiat, datorită rapidităţii cu care se dezvoltă creierul său în raport cu cel uman. Sergiu Paşca a calificat drept "barieră naturală" funcţionarea cortexului şoarecelui, care nu ar dispune de timpul necesar pentru a integra în profunzime neuroni de origine umană.
În schimb, o astfel de barieră ar putea să nu mai existe în cazul speciilor mai apropiate de om, a explicat profesorul Sergiu Paşca. Cercetătorul româno-american se opune folosirii acestei metode asupra primatelor.
„Tulburările psihiatrice umane sunt în foarte mare măsură specifice omului. De aceea noi trebuie să reflectăm cu prudenţă (...) până în ce punct vrem să lucrăm asupra unora dintre aceste modele", a avertizat Sergiu Paşca, potrivit sursei citate.
Cine este Sergiu Pașca
Sergiu Paşca, născut pe 30 ianuarie 1982 la Cluj-Napoca, este un medic şi om de ştiinţă româno-american, care lucrează în prezent ca profesor de psihiatrie şi ştiinţe comportamentale la Universitatea Stanford din Statele Unite.
Și-a petrecut copilăria în Aiud în ultimii ani ai comunismului din România. Încă de o vârstă fragedă, Sergiu Paşca a fost pasionat de chimie şi şi-a amenajat primul laborator ştiinţific la vârsta de 11 ani în subsolul casei părinţilor săi. În ultimul an de liceu, el a câştigat un premiu la Olimpiada naţională de chimie, obţinând astfel o bursă şi dreptul de a se înscrie la orice facultate dorea din ţara noastră. În 2001, s-a înscris la Universitatea de Medicină şi Farmacie "Iuliu Haţieganu" din Cluj-Napoca.
În acelaşi timp, a studiat electrofiziologia la Institutul Max Plack pentru Cercetări în domeniul Creierului din Frankfurt. După ce a obţinut diploma de medic în 2007, Sergiu Paşca s-a înscris la studii post-doctorale la Universitatea Stanford în 2009. La această universitate americană, el a dezvoltat metode pentru a obţine neuroni din celule stem pluripotente induse (iPSC) şi pentru a folosi acele culturi de neuroni cu scopul de a identifica fenotipurile celulare asociate unor maladii cerebrale, precum Sindromul Timothy şi Sindromul Dravet.
Sergiu Paşca a fost inclus de cotidianul The New York Times pe lista sa de Vizionari în Medicină şi Ştiinţe şi este câştigătorul din 2018 al Premiului Vilcek pentru Promisiune Medicală Creativă, atribuit de Fundaţia Vilcek. În 2022, cercetătorul româno-american a susţinut un discurs în cadrul celebrelor conferinţe TED despre ingineria inversată a creierului uman în condiţii de laborator.
