Cum să asamblezi un creier uman în laborator

Publicat în Dilema Veche nr. 693 din 1-7 iunie 2017
Cum să asamblezi un creier uman în laborator jpeg

– Neurobiomagie –

O echipă condusă de un cercetător român de la Universitatea Stanford din Statele Unite a reușit în premieră să genereze din celule stem și apoi să asambleze în laborator regiuni ale creierului uman. Minicreierele astfel obținute dezvăluie modul în care se dezvoltă rețelele minții noastre și cum comunică la nivel celular și molecular, oferind oamenilor de știință o vedere fără precedent asupra celui mai fascinant organ. Cercetătorii speră să învețe ce se întîmplă cu circuitele mentale ale persoanelor cu diferite boli sau tulburări. De asemenea, minicreierele generate în laborator pot fi folosite pentru a testa potențialele medicamente, esențiale pentru îmbunătățirea mijloacelor terapeutice utilizate de psihiatri sau neurologi.

Vă amintiți de cercetătorul român care a creat, în 2015, minicortexuri cerebrale în laborator? I-am urmărit împreună în Dilema veche cariera fulminantă din ultimii zece ani, pentru că e român, e pasionat de creier, mereu cu gîndul la aplicabilitatea practică a cercetărilor lui din laborator și extrem de sensibil la patologia psihiatrică, domeniu științific departe de a fi suficient explorat. Ei bine, nu s-a oprit acolo, ci, împreună cu grupul lui de studenți de la Universitatea Stanford și un grup de colaboratori, dr. Sergiu Pașca a reușit să creeze țesut tridimensional ce se aseamănă unor regiuni specifice din creierul fetal și apoi le a conectat permițînd migrația neuronilor și formarea de circuite asemănătoare celor din cortexul cerebral, zona creierului responsabilă de cogniție, memorie și alte funcții importante. În articolul publicat recent în cea mai prestigioasă revistă științifică, Nature, echipa lui Sergiu Pașca demonstrează și potențialul acestei tehnologii pentru a înțelege bolile neuropsihiatrice.

Comunitatea științifică a cercetătorilor în neuroștiințe și biologia celulelor stem vuiește de aproape o lună de cînd a fost publicat acest studiu revoluționar, realizat de echipa de cercetători coordonați de Sergiu Pașca, profesor la Stanford, deoarece metoda lor constituie o fereastră tridimensională prin care poate fi observat în premieră modul în care se dezvoltă, la nivel celular, patologii psihiatrice devastatoare. Cercetarea altor boli, cum ar fi cancerul, nu are această limitare. Asta pentru că medicii pot să preleveze celulele tumorale și să le privească sub microscop. Eșantionarea și studiul celulelor creierului uman sînt însă mult mai dificile.

Cultivarea neuronilor în eprubete de laborator nu este o noutate. Însă caracterul bidimensional al vieții într-o plăcuță de laborator nu se potrivește cu celule construite pentru o existență tridimensională. Neuronii cultivați într-un singur strat nu se maturizează suficient, tind să moară după o perioadă de cultivare și interacționează sub nivelul optim.

Într-un studiu precedent, publicat în 2015 în revista Nature Methods, echipa dr. Sergiu Pașca a introdus metoda prin care se pot produce sferoizi neurali din celule stem umane. Această metodă reprezintă o abordare nouă pentru a ghida şi diferenţia aceste celule pluripotente în culturi celulare tridimensionale care, în final, se organizează, în laborator, într un cortex cerebral uman. Cortexul cerebral, organizat în şase straturi la suprafaţa creierului, este porţiunea cea mai complexă a sistemului nervos şi are un rol esenţial în memorie, atenţie, limbaj şi gîndire. Utilizînd o serie de condiţii de laborator şi factori de creştere, echipa de cercetători a reuşit ca, după aproximativ zece săptămîni de cultură în plăcuţe de laborator, să obţină sfere de aproximativ 4 mm în diametru, care seamănă, la nivel de expresie genică, cu un cortex fetal uman la mijlocul perioadei fetale. Aceste sfere corticale plutesc în mediu de cultură, iar înăuntru se pot observa neuroni aranjaţi în straturi la fel ca în cortexul cerebral. Mai mult, printre neuroni există celulele gliale de suport, numite astrocite. Sferele cerebrale sînt foarte active electric – neuronii formează sinapse şi comunică între ei. Acești neuroni sînt numiți neuroni glutaminergici corticali deoarece secretă neurotransmițătorul glutamat și sînt localizați în cortex.


Foto: Paşca Lab, Stanford University

image 0imgfullhigh jpg jpeg

Însă neuronii glutaminergici din cortexul cerebral nu petrec prea mult timp singuri. În timpul dezvoltării fetale se unesc cu alt tip de neuroni care sînt generați dintr-o zonă mai profundă a creierului. Acești din urmă neuroni secretă o substanță neuromodulatoare – de regulă inhibitoare – numită GABA, așa că se numesc neuroni GABAergici. Este cunoscut faptul că celulele nervoase GABAergice migrează mai mulți milimetri, pe parcursul a multor luni, din regiunea de origine înspre cortex, unde se conectează cu celulele glutaminergice rezidente, pentru a forma împreună circuite cu o balanță fină între excitație și inhibiție, responsabile de cele mai avansate activități cognitive umane. Dar nimeni pînă acum nu a reușit să studieze fenomenul într-o plăcuță de laborator, și cu atît mai puțin cu celule derivate de la pacienți cu autism.

În noul studiu din revista Nature (Birey et al., „Assembly of functionally integrated human forebrain spheroids“, Nature 545, 54–59/ 2017), echipa dr. Pașca introduce o metodă nouă pentru a genera sfere cu proprietățile a două regiuni diferite ale creierului. O parte au fost crescute într-un mediu care induce sferoizi corticali ce conțin neuroni glutaminergici, iar cealaltă parte – într-un lichid ce favorizează formarea zonei creierului din care originează neuronii GABAergici. Apoi au juxtapus cele două tipuri distincte de sferoizi. În aproximativ trei zile, cele două tipuri de sferoizi au fuzionat, iar neuronii GABAergici dintr-un tip de sferoid au început să migreze către regiunea bogată în neuroni glutaminergici. Modalitatea de migrare celulară – au constatat cercetătorii – este una foarte specifică, în salturi: îndreaptă un proces celular spre sferoidul țintă pentru o vreme, apoi se opresc pentru o perioadă de aproximativ trei ore, apoi își reiau salturile.

Odată ajunși la destinație, călătorii GABAergici se transformă, înmugurind dendrite care recepționează semnale electrice de la alți neuroni și formează conexiuni funcționale cu neuronii glutaminergici. Teste electrofiziologice au demonstrat că neuronii glutaminergici și cei GABAergici formează circuite în plăcuțele de laborator și își transmit semnale, comunicînd între ei. Vorbim astfel despre primul circuit neuronal funcțional generat din celule stem in vitro.

Sergiu Pașca și colegii săi nu s-au oprit aici. Au utilizat noua metodă spre a vedea cum poate fi utilă pentru a studia diferite boli. Cercetătorii s-au concentrat pe sindromul Timothy, o boală genetică rară, dar puternic asociată cu autismul și epilepsia. Prin metoda nou introdusă, au creat un circuit cerebral folosind celule prelevate de la mai mulți pacienți cu această condiție și au reușit astfel să observe cum un anumit tip de celule nervoase – interneuronii GABAergici – migrează diferit de celulele similare ale subiecților fără această condiție. Aceasta dovedește că metoda inovatoare poate fi utilizată pentru a studia manifestarea la nivel cerebral a altor boli psihiatrice și tulburări de neurodezvoltare, inclusiv schizofrenia, fapt ce conduce la îmbunătățirea cunoștințelor comunității științifice despre ce ar putea declanșa astfel de boli. Metoda constituie un progres uriaș înspre identificarea unor tratamente mai bine bazate. Mai mult, metoda laboratorului Pașca de la Stanford oferă posibilitatea de a genera circuite din alte regiuni ale creierului pentru a studia cum comunică între ele în contextul bolii și, în viitorul apropiat, de a testa medicamente care să reverseze anormalitățile.

„Practic, această metodă ne permite să recreăm în laborator țesut cerebral funcțional de la pacienți cu orice tulburare psihică, să urmărim exact erorile la nivel neuronal și să testăm diferite metode de corecție“, explică părintele tehnologiei „disease-in-a-dish“. 

Ana Dragu este scriitoare. Cea mai recentă carte publicată: Mîini cuminți. Copilul meu autist (Editura Polirom, 2015). Din 2008 coordonează la Bistriţa Centrul de Resurse şi Referinţă în Autism Micul Prinţ.

Foto Sergiu Paşca: Steve Fisch

1790680973 KE7j jpg
Cultura organizațională se vede și în mobilierul de conducere
Se vede cultura organizațională și în mobilierul de conducere sau e doar o chestiune de gust? Data viitoare când intri într-o companie, fă un exercițiu simplu: uită-te la scaune.
spatiu de lucru jpg
Ordinea materială ca formă de gândire: despre organizarea spațiilor de lucru
Există încăperi în care lucrurile par așezate fără o regulă și totuși cineva știe imediat unde să găsească orice obiect. Există și spații impecabile în care fiecare căutare începe cu o întrebare. Între aceste două situații se află o diferență care nu ține doar de estetică.
pexels artbovich 6980564 jpg
Bucătăria modulară, pas cu pas: cum o compui fără să greșești
O bucătărie modulară se compune ca un joc de cuburi: alegi modulele, le așezi unul lângă altul și obții exact frontul care îți trebuie.
GettyImages 1311472388 jpg
De la economii la finanțare: rolul contului bancar în accesarea creditelor
Drumul de la economisire la finanțare nu începe în momentul în care completezi o cerere de credit.
Dilemaveche ro jpg
Accesul la produse financiare se mută online: cont bancar, credite și carduri
Accesul la produse financiare se mută tot mai mult din sucursale în aplicații și platforme web.
sos bolognese png
De ce sosul bolognese nu se face niciodată în grabă și de ce merită așteptarea
Un ragù bolognese bun nu se construiește din grabă, ci din timp, tehnică și echilibru. De la sofrito până la rolul vinului și al laptelui, diferența dintre o simplă pastă cu sos de carne și un bolognese autentic stă în felul în care fiecare ingredient este tratat.
GettyImages 1281297414 jpg
Vacanțele din septembrie: cum plătești inteligent în țară și în străinătate
Plata inteligentă în vacanțele din septembrie presupune utilizarea instrumentelor bancare digitale pentru a evita comisioanele nefavorabile de schimb valutar, taxele neprevăzute la ATM și riscurile de securitate asociate numerarului
Dilemaveche ro jpg
Bankingul viitorului: cont online, credit și card de credit în câteva clickuri
Îți amintești vremurile în care deschiderea unui cont bancar înseamnă o dimineață întreagă pierdută la ghișeu, cu rând, cu formulare completate de mână și cu o programare stabilită cu două săptămâni în avans?
Articol Dilema jpg
Cum te ajută aplicațiile bancare să gestionezi mai bine cheltuielile din sezonul de toamnă
Aplicațiile bancare pot ajuta la gestionarea cheltuielilor de toamnă prin trei tipuri de funcții: urmărirea tranzacțiilor, organizarea banilor pe obiective și controlul plăților.
DilemaVeche (1) (1) jpg
De ce ne exfoliem atât? Scurtă istorie a obsesiei moderne pentru pielea „perfectă”
Într-o cultură care asociază tinerețea cu vitalitatea și frumusețea, apariția semnelor îmbătrânirii poate fi percepută negativ. Suntem evaluați, adesea fără să vrem, și prin felul în care arătăm, iar îngrijirea pielii a devenit pentru mulți un mod de a recâștiga senzația de ....
dilemaveche ro 258 0 jpg
A îmbătrâni nu este un diagnostic. Când schimbările de după 65 de ani merită evaluate medical
Există o formulă pe care o folosim cu o ușurință surprinzătoare atunci când vorbim despre părinții sau bunicii noștri: „E de la vârstă.”
inkstar 04 jpg
După un piercing, primele zile contează: ce merită să clarifici cu salonul despre îngrijirea de bază
Primele zile după un piercing sunt mai ușor de gestionat atunci când pleci din salon cu instrucțiuni clare, potrivite zonei în care a fost făcut și bijuteriei folosite.
1786610560 SAWn jpg
Blender Philips pentru smoothie-uri, supe și sosuri: ghid pentru rezultate constante
Îți place să începi dimineața cu un smoothie cremos, să mănânci la prânz o supă fină și să completezi cina cu un sos făcut în casă? Cu un blender potrivit, pregătești toate aceste lucruri rapid, fără complicații și fără să umpli bucătăria de vase.
Greseli pe care le faci cand alegi un fiset metalic pentru birou jpg
Greșeli pe care le faci când alegi un fișet metalic pentru birou
Amenajarea unui birou eficient înseamnă mai mult decât alegerea unui mobilier cu un design plăcut.
Monteaza hota din inox profesionala si scapa de mirosurile neplacute din bucatarie jpg
Montează hotă din inox profesională și scapă de mirosurile neplăcute din bucătărie
Mirosurile persistente din bucătărie nu reprezintă doar un disconfort temporar, ci pot influența întreaga experiență de lucru, pot afecta calitatea aerului și pot crea un mediu mai puțin plăcut atât pentru angajați, cât și pentru clienți.
e1f968fcf438071d07be7afbd697630df3 jpg
Hotel aproape de plajă sau resort mare în Grecia: ce alegi pentru vacanța de vară?
Grecia rămâne una dintre primele opțiuni pentru vacanța de vară. Zbori două ore până în Creta sau Rhodos, mergi cu mașina până în Thassos sau Halkidiki, iar la finalul drumului te așteaptă mare limpede, plaje curate și seri lungi în taverne.
e11cab09fc205ea2eea18828db7a4d97e9 jpg
8 modele de sandale cu toc care alungesc vizual silueta
Vrei să pari mai înaltă fără să îți schimbi garderoba complet? Începe cu pantofii. Sandalele cu toc bine alese pot modifica proporțiile ținutei și pot crea o linie vizuală mai lungă a picioarelor.
dilemaveche png
Anvelope all season în oraș: soluție practică sau compromis?
În oraș, mașina este folosită diferit față de drumurile lungi sau traseele montane. Distanțele sunt mai scurte, opririle sunt mai dese, vitezele sunt mai mici, iar asfaltul poate trece rapid de la uscat la umed, mai ales în perioadele cu vreme schimbătoare.
cpap7 jpg
Sforăitul, somnul fragmentat și oboseala care nu trece: când zgomotul nopții e un semnal medical
Există o scenă familiară multor cupluri: unul doarme, celălalt se holbează la tavan. Nu din insomnii propriu-zise, ci pentru că ritmul haotic al sforăitului din camera alăturată sau din același pat transformă noaptea într-un exercițiu de răbdare.
clasicii literaturii n ediii de colecie jpg
Clasicii literaturii în ediții de colecție
Portretul lui Dorian Gray rămâne același roman, fie că îl citești într-o ediție simplă sau într-una legată elegant. Totuși, dacă ai ținut vreodată în mână o carte bine făcută, știi că experiența nu este chiar aceeași.
Cum s a transformat industria fashion de a lungul marilor epoci istorice Magnific jpg
Cum s-a transformat industria fashion de-a lungul marilor epoci istorice
Modul de a se îmbrăca oamenii de-a lungul timpului a reflectat valorile, resursele și transformările societății din care făceau parte.
autobronzant jpg
Autobronzant gradual: Ce este și cum funcționează
Autobronzantul gradual este o loțiune sau cremă care îți oferă un bronz treptat, prin aplicări repetate, fără expunere la soare. Îl folosești zilnic, ca pe o cremă de corp, iar culoarea se intensifică de la o zi la alta. Rezultatul? Un ton cald, uniform, pe care îl controlezi ușor.
BRAT jpg
BRAT își prezintă poziția față de textul curent al Digital Omnibus VII și atrage atenția asupra importanței acestuia pentru sustenabilitatea și libertatea presei
Biroul Român de Audit Transmedia (BRAT) își exprimă poziția față de textul actual al Digital Omnibus VII, propus de Președinția Cipriotă a Consiliului Uniunii Europene în data de 21 mai 2026, si susține propunerea de excludere din acest proiect de lege a prevederii privind gestionarea ...
pexels artbovich 6301180 (1) jpg
Produse esențiale pentru confortul casei tale
Confortul unei locuințe nu este dat doar de dimensiunea spațiului sau de aspectul mobilierului, ci de modul în care toate elementele funcționează împreună pentru a crea o atmosferă echilibrată.

Parteneri

Banane FOTO Shutterstock
Nu ține bananele lângă aceste fructe. Se vor strica mult mai repede
Bananele sunt fructe care se găsesc în orice magazin din țara noastră și despre care deja se știe prea bine că sunt foarte sănătoase. Însă, un detaliu pe care nu foarte multă lume îl știe este faptul că bananele nu trebuie ținute niciodată lângă aceste fructe, deoarece se vor strica mult mai repede.
ziua recoltei slatina, 9 octombrie 2026   foto alina mitran (23) jpeg
Pâinea la țest și murăturile atrag privirile, dar nu și cumpărătorii. Atmosfera de la târgul de toamnă din Slatina
Întâlnirea între producătorii de hrană și cumpărători se desfășoară, în toamna 2026, sub semnul austerității. Vânzătorii se plâng de vânzări slabe, clienții se plimbă printre standuri mai mult pentru a admira culorile toamnei bogate.
Casa de pensii Bucuresti  Foto Inquam Photos  George Calin (2) jpg
Ce se întâmplă cu românii care ajung la vârsta de pensionare, dar au doar 10 ani de vechime în muncă
Împlinirea vârstei standard de pensionare nu garantează automat obținerea pensiei. Persoanele care au doar 10 ani de vechime nu îndeplinesc stagiul minim de cotizare necesar pentru a beneficia de acest drept, însă există câteva variante prin care pot încerca să își completeze contribuțiile.
ceai beneficii jpg
Ceaiul care poate proteja dinții și gingiile. Dentiștii îl recomandă neîndulcit
Ceaiul este a doua cea mai populară băutură din întreaga lume, după apa potabilă. Iar această popularitate nu se datorează numai gustului pe care diversele sortimente de ceai îl au, ci și nenumăratelor beneficii pe care ceaiul le aduce pentru sănătate.
Putin și Trump vorbesc la telefon FOTO shutterstock jpg
Acordul lui Trump cu Putin pentru motorină rusească. Miza electorală a Washingtonului și riscurile pentru Europa, Ucraina și România
Acordul lui Donald Trump cu Vladimir Putin pentru importul de motorină rusească ridică semne de întrebare privind sancțiunile împotriva Moscovei și securitatea Europei. Expertul în securitate Cătălin Buciumeanu explică miza electorală a deciziei și riscurile pentru Ucraina și România.
colesterol eatingwell1 jpeg
Ouă fierte sau brânză proaspătă? Ce aliment ajută mai mult la reducerea colesterolului
Atunci când analizele de sânge ne arată că avem un nivel ridicat de colesterol, o dietă strictă devine absolut necesară. Iar două alimente recomandate des în astfel de situații sunt ouăle fierte și brânza proaspătă de vacă.
Orașul Baia Mare, Maramureș  Foto Daniel Guță  ADEVĂRUL (15) JPG
De la „râul mort” al celui mai poluat oraș din Europa anilor '90, la bărcuțe și pontoane. Secretele întunecate ale Săsarului
Râul Săsar, cunoscut în trecut drept unul dintre cele mai poluate râuri din România, va trece printr-un amplu proces de regenerare. Autoritățile din Baia Mare îl vor „navigabil”, în timp ce râul care traversează orașul maramureșean păstrează amintirea poluării industriale.
Olga Tudorache in filmul Directorul Nostru 800x501 jpg
11 octombrie: Ziua în care s-a născut marea actriţă Olga Tudorache. Drumul sinuos spre scenă: visa să fie aviator, dar a ajuns la teatru
Ziua de 11 octombrie a fost una importantă pentru literatura, cinematografia și teatrul românesc: în această zi s-au născut poetul Ștefan Octavian Iosif, tenorul Ion Dacian, regizorul Dan Pița și actrițele Olga Tudorache și Catrinel Dumitrescu.
image png
7 flori care se plantează toamna aceasta, pentru o grădină spectaculoasă anul viitor
Deși multe persoane asociază plantarea bulbilor cu florile de primăvară, există numeroase specii care se plantează toamna și înfloresc de la sfârșitul primăverii până vara târziu.