Vedci sa snažia vytvárať mozog ľudí a zvierat čo najbližšie k súčasnosti. Je to dôležité pre experimenty, transplantácie orgánov a štúdium chorôb. Je možné, že v blízkej budúcnosti bude možné pestovať vzorky s vedomím v skúmavkách.
Ošípané bez hlavy
V apríli 2018 časopis Nature uverejnil otvorený list od 17 popredných neurofyziológov na svete, v ktorom vyzval na vypracovanie pravidiel a obmedzení experimentov s umelo pestovaným nervovým tkanivom, pretože čoskoro bude možné obnoviť nielen štruktúry, ale aj funkcie mozgu. Inými slovami, je veľmi pravdepodobné, že niektoré laboratórne vzorky sa prejavujú príznakmi vedomia a na to musíte byť pripravení. V skutočnosti to bola odpoveď na správu vedcov z Yale University, že udržali mozog ošípaných oddelené od tela po dobu 36 hodín. Na obnovenie krvného obehu v mozgu viac ako stovky zvierat štyri hodiny po tom, čo boli sťaté, sa použil špeciálne navrhnutý vyhrievaný pumpičkový systém BrainEx a náhrada syntetickej krvi. V mozgu oživených týmto spôsobom sa našli miliardy živých, účinných nervových buniek. Neexistovala však žiadna elektrická aktivita - preukázala to elektroencefalogram. Vedci preto dospeli k záveru, že mozog je nažive, ale je v kóme, čo znamená, že neexistuje žiadne vedomie. Podľa autorov práce môžu revitalizované mozgy ošípaných ďalej slúžiť ako materiál na testovanie nových liekov na rakovinu alebo Alzheimerovu chorobu. Okrem toho je tento objav technicky možné vnímať ako spôsob, ako udržať orgán pri živote pre ďalšiu transplantáciu alebo prinútiť mozog rásť v laboratórnej práci. Podľa autorov práce môžu revitalizované mozgy ošípaných ďalej slúžiť ako materiál na testovanie nových liekov na rakovinu alebo Alzheimerovu chorobu. Okrem toho je tento objav technicky možné vnímať ako spôsob, ako udržať orgán pri živote pre ďalšiu transplantáciu alebo prinútiť mozog rásť v laboratórnej práci. Podľa autorov práce môžu revitalizované mozgy ošípaných ďalej slúžiť ako materiál na testovanie nových liekov na rakovinu alebo Alzheimerovu chorobu. Okrem toho je tento objav technicky možné vnímať ako spôsob, ako udržať orgán pri živote pre ďalšiu transplantáciu alebo prinútiť mozog rásť v laboratórnej práci.
Mozgy v skúmavke
Tento problém sa úzko riešil od polovice 20. rokov 20. storočia, keď japonskí biológovia neustále pestovali mozgovú kôru, hypofýzu a optickú šálku - vyrastanie diencefalonovej steny u embrya cicavcov. Kmeňové bunky sa všade používajú ako stavebné materiály. V roku 2012 získali americkí vedci v laboratórnych podmienkach predný mozog s kortexom, ktorého vývojová fáza zodpovedala mozgu ľudského embrya na konci prvého trimestra gravidity. Odborníci na Stanfordskej univerzite zašli ešte ďalej ao tri roky neskôr vytvorili malé hrče, ktoré napodobňujú mozog novonarodeného dieťaťa bezprostredne po narodení. Zároveň vedci z univerzity v Ohiu vyrastali z kmeňových buniek plnohodnotný ľudský mozog, čo zodpovedá úrovni päťtýždňového embrya. Podľa autorov experimentutakmer úplne reprodukovala všetky hlavné oblasti mozgu, ale cievny systém chýbal. Preto sa nemohol ďalej rozvíjať a fungovať.
Malý, ale vzdialený
Mozgy skúmaviek sú stále veľmi malé. Napríklad rozmery vzoriek zo Stanfordu sú iba tri až štyri milimetre. Orgán vyrobený v Ohiu nie je väčší ako guma na špičke ceruzky.
Propagačné video:
Hlavným dôvodom maličkosti je nedostatok kyslíka a živín, ktoré cievny systém dodáva do vnútorných orgánov. Umelé mozgy takýto systém nemajú a jediný spôsob, ako môžu molekuly potrebných látok preniknúť, je cez tkanivá.
Okrem toho nutričný roztok, v ktorom sa pestujú mozgy, nie je schopný úplne reprodukovať špecifické mikroprostredie, v ktorom ľudský mozog rastie a vyvíja sa. To zase obmedzuje prístup signalizačných molekúl, ktoré prenášajú signály alebo stimuly z bunky do bunky. V živom organizme vedú poruchy prenosu signálu k rozvoju rakoviny, autoimunitných chorôb a cukrovky, pri umelých ochoreniach - k obmedzeniu veľkosti.
Neandertálsky mozog
Jedným z možných riešení je vytvorenie chimérických zvierat, to znamená transplantácia pestovaných častí ľudského mozgu do nejakého druhu laboratórneho zvieraťa. Prvé experimenty sa uskutočnili na myšiach. V roku 2015 odborníci zo Salk Institute for Biological Research (USA) oznámili, že transplantovali organely pestované v skúmavke do mozgu hlodavcov a podarilo sa im ich spojiť s obehovým systémom zvierat. Po troch mesiacoch sa na 80% myší implantovalo umelé nervové tkanivo. Je pravda, ako autori práce poznamenali, že ovládané hlodavce sa nestali chytrejšími: ich správanie sa nelíšilo od zvyčajných. Vedci sa domnievajú, že takýto výskum spôsobí revolúciu v regeneratívnej medicíne a umožní implantáciu pestovaných buniek do ľudí. Ak budú experimenty úspešné, bude možné transplantovať akékoľvek organely vytvorené v skúmavke - vrátane neandertálskych. Nie je to tak dávno, čo americkí biológovia získali mozog neandertálcov v laboratóriu. Preto bola do DNA kmeňových buniek zavedená mutačná charakteristika genómu starovekých ľudí. Jedna mutácia radikálne zmenila štruktúru nervových spojení a dokonca aj tvar organel.
Neuróny v neandertálskom nervovom tkanive migrovali rýchlejšie a vytvorili menej synapsií v porovnaní s ľudským mozgom. Podľa autorov štúdie je to podobné tomu, čo sa deje v organelách vyrobených z autistických buniek. Ale umelé nervové tkanivo samo hovorí málo o tom, ako bude fungovať mozog dospelých - a to je to, o čo sa vedci obzvlášť zaujímajú.
Aby ste porozumeli všetkým procesom prebiehajúcim v mozgu neandertálcov, musíte do nich opraviť elektrickú aktivitu, ktorá naznačuje vedomie. A tu vedci vstúpia do šedej zóny, na ktorú varovali autori aprílového listu. Budú mať vynikajúci experimentálny model, ktorý pomôže odpovedať na mnohé otázky, ale tento model bude cítiť všetko a pravdepodobne bude rozumieť.
Alfiya Enikeeva