Εργαστήρια που προσπαθούν να καταλάβουν πώς ωριμάζει ο ανθρώπινος εγκέφαλος έχουν συνήθως ένα βασικό πρόβλημα: η βιολογία του εγκεφάλου εξελίσσεται σε βάθος πολλών ετών, ενώ τα περισσότερα εργαστηριακά μοντέλα αντέχουν πολύ λιγότερο. Γι’ αυτό η νέα αναφορά του Nature τραβάει τόσο μεγάλη προσοχή.
Ερευνητική ομάδα με επικεφαλής την Paola Arlotta στο Harvard ανέφερε ότι κατάφερε να διατηρήσει ανθρώπινα εγκεφαλικά οργανοειδή σε καλλιέργεια για περισσότερα από πέντε χρόνια. Σύμφωνα με το Nature, πρόκειται για τα μακροβιότερα τέτοια οργανοειδή που έχουν αναφερθεί έως σήμερα, ενώ η ανάλυση της ομάδας κάλυψε την πορεία τους έως την ηλικία των πέντε ετών.
Τι έδειξαν τα οργανοειδή
Το πιο σημαντικό εύρημα δεν είναι μόνο ότι «επέζησαν» τόσο πολύ. Η ομάδα διαπίστωσε ότι συνέχισαν να αλλάζουν, να αναπτύσσονται και να ωριμάζουν με τον χρόνο, αντί να παγώνουν σε ένα πρώιμο στάδιο ανάπτυξης.
Η κάλυψη του Nature σημειώνει ότι οργανοειδή ηλικίας 15 ημερών έως 2 μηνών εμφάνιζαν αλλαγές γονιδιακής έκφρασης παρόμοιες με εκείνες του εγκεφάλου στο πρώτο τρίμηνο της εμβρυϊκής ανάπτυξης. Στους 3 έως 6 μήνες έμοιαζαν περισσότερο με το δεύτερο τρίμηνο και μετά από 12 μήνες έδειχναν μοτίβα που θυμίζουν εγκέφαλο νεογνού.
Ακόμη πιο ενδιαφέρον είναι ότι οι ερευνητές είδαν κυτταρικά σημάδια ωρίμανσης και γήρανσης με ειδικότητα ανά τύπο κυττάρου. Μεταξύ αυτών ήταν και η μυελίνωση, μια βασική διαδικασία του εγκεφάλου, ενώ το συνδεδεμένο ερευνητικό άρθρο στο Nature αναφέρει επίσης ότι η προβλεπόμενη επιγενετική ηλικία των οργανοειδών συμβάδιζε με τον χρόνο που είχαν περάσει στην καλλιέργεια.
Γιατί έχει σημασία για τη νευροεπιστήμη
Μέχρι τώρα, τα περισσότερα εγκεφαλικά οργανοειδή μιμούνταν κυρίως τα πολύ πρώιμα στάδια ανάπτυξης και συχνά άρχιζαν να πεθαίνουν μέσα σε λίγους μήνες. Αν ένα μοντέλο μπορεί να παρακολουθείται επί χρόνια, δίνει στους επιστήμονες έναν πολύ πιο ρεαλιστικό τρόπο να μελετήσουν πότε και πώς εμφανίζονται μεταβολές που συνδέονται με διαταραχές της ανάπτυξης ή με ασθένειες που ξεδιπλώνονται αργότερα στη ζωή.
Το Nature επισημαίνει επίσης ένα δεύτερο κρίσιμο στοιχείο: τα κύτταρα φαίνεται να «θυμούνται» την ηλικία τους. Όταν η ομάδα ανακάτεψε «παλαιότερα» κύτταρα από οργανοειδή 9 έως 12 μηνών με «νεότερα» κύτταρα από οργανοειδή 15 ημερών, τα νεότερα κύτταρα συμπεριφέρθηκαν όπως αναμενόταν για την πρώιμη ανάπτυξη, αλλά τα παλαιότερα παρήγαγαν πιο ώριμους νευρώνες, σαν να είχαν κρατήσει καταγεγραμμένο το πέρασμα του χρόνου.
Η ευκαιρία αλλά και το όριο
Αυτό ανοίγει τον δρόμο για καλύτερα μοντέλα νευροαναπτυξιακών και νευροεκφυλιστικών παθήσεων, επειδή οι ερευνητές μπορούν πλέον να εξετάσουν βιολογικές αλλαγές σε πολύ μεγαλύτερο βάθος χρόνου. Η αξία είναι προφανής για πεδία όπως η σχιζοφρένεια ή η νόσος Αλτσχάιμερ, όπου το κρίσιμο ερώτημα δεν είναι μόνο τι συμβαίνει στην αρχή, αλλά πώς σωρεύονται αλλαγές με την πάροδο του χρόνου.
Παρά τη σημασία του αποτελέσματος, τα οργανοειδή παραμένουν εργαστηριακά μοντέλα και όχι πλήρεις ανθρώπινοι εγκέφαλοι. Το ισχυρό μήνυμα της μελέτης δεν είναι ότι λύθηκε το πρόβλημα της μοντελοποίησης του εγκεφάλου, αλλά ότι η έρευνα απέκτησε ένα πολύ πιο ανθεκτικό και χρονολογικά χρήσιμο εργαλείο για να το πλησιάσει.