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

poate o vedeta sa parieze online fara sa fie recunoscuta jpg
Poate o vedetă să parieze online fără să fie recunoscută?
Pentru vedetele din România, telefoanele fanilor fac parte din viața de zi cu zi. O plimbare prin mall ajunge pe Instagram, o cină la restaurant devine subiect pentru site-urile mondene, iar o vizită într-o agenție stradală poate apărea pe rețelele sociale înainte de fluierul final
dilemaveche winner jpg
Fascinația lucrurilor gratuite: de ce o ofertă ne poate schimba decizia de cumpărare
Un produs oferit cadou, transportul gratuit sau o lună de abonament fără costuri pot influența rapid decizia unui consumator.
dilemaveche 888 jpg
Norocul, între superstiție și probabilitate: de ce continuăm să credem în numere norocoase
Unii oameni evită numărul 13, alții aleg mereu cifra 7 sau consideră anumite date favorabile pentru decizii importante. Credința în numere norocoase există în numeroase culturi și continuă să influențeze comportamentul oamenilor, chiar și într-o societate în care matematica și statistica sunt...
historia(1) jpg
Între ecrane și conversație: locul șemineului în ritualurile unei seri acasă
Într-o seară obișnuită, sufrageria poate găzdui mai multe lumi care nu se întâlnesc. Cineva urmărește un film, altcineva răspunde la mesaje, iar o a treia persoană caută, fără prea mult succes, începutul unei conversații. Nimeni nu este neapărat nepoliticos.
imagine principala png
Tehnici tradiționale de prelucrare a lemnului, redescoperite la Festivalul internațional DRANICA din Sighetu Marmației
Dacă întrebi un meșter care lucrează cu lemnul cum alegi un arbore bun pentru șindrilă, fii pregătit să ai timp să îl asculți. Vei auzi o poveste întreagă. Îți va spune pe ce versant a crescut, în ce perioadă a fost tăiat, ce vârstă avea, de ce l-a ales și așa mai departe.
imagine principala jpg
Divertismentul digital după 2030: cum ar putea evolua platformele online în următorii ani
Ținând cont de viteza spectaculoasă de evoluție a tehnologiei, cu impact direct asupra divertismentului digital, a anticipa cum va arăta acest sector peste mai mulți ani este o provocare deloc simplă chiar și pentru specialiștii din industria de entertainment.
e1940afd872dd2b58aab38a6da3183985c jpg
Hygge în stil românesc: 7 idei pentru o casă caldă și primitoare toamna
Toamna se întunecă mai devreme, temperaturile scad și petreci tot mai mult timp acasă. E momentul perfect să transformi livingul, dormitorul sau bucătăria în locuri în care chiar îți face plăcere să stai. Și nu ai nevoie de renovări sau de un buget mare
WhatsApp Image 2026 10 15 at 10 37 29 (1) jpeg
De ce merită să-ți traduci cartea într-o altă limbă
Să scrii o carte durează luni sau ani. Să o publici presupune alte câteva etape, de la editare și corectură până la copertă, tipar sau distribuție. După toate acestea, traducerea poate părea un lux pe care îl lași pentru mai târziu.
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.

Parteneri

autobuz vecteezy jpg
O femeie a adus pe lume un copil chiar în autobuz, în drum spre maternitate. Șoferița și celelalte pasagere au intervenit imediat pentru a o ajuta
O tânără mamă a trecut prin momente complicate după ce a născut într-un autobuz din Bologna. În timp ce se îndrepta către maternitate, femeia a intrat în travaliu iar ceilalți pasageri au făcut tot posibilul pentru a o ajuta.
1951 Universitatea Victor Babes, Cluj  Ora de materialism dialectic cu prof  Pavel Apostol BUN jpeg
Anul în care studenții le-au spus „NU“ comuniștilor. Legătura dintre revolta tinerilor și Ceaușescu și Iliescu, explicată de un reputat istoric
Istoricul Virgiliu Țărău rememorează, într-un interviu pentru „Weekend Adevărul”, cum triumviratul format din Ceaușescu, Drăghici și Bodnăraș a acționat preventiv și brutal, arestând mii de studenți și trimițându-i în fața tribunalelor militare
teatru sala mare TNB FOTO tnb.ro
Val de reacții în „cazul Felix Alexa”, regizorul acuzat de hărțuire sexuală: Spectatorii amenință cu boicotul TNB după apelul lui Tudor Chirilă. Poziția Ministerului Culturii
Deși angajarea lui Felix Alexa la TNB și acuzațiile aduse regizorului erau deja cunoscute, nimeni din lumea teatrului nu luase public poziție. După ce Tudor Chirilă le-a reproșat colegilor tăcerea, au început să apară și primele reacții.
Unde ar pleca Smiley în vacanță cu Pavel Bartoș!   „Nu știu dacă ne-am duce într-o vacanță all inclusive”
Smiley și Pavel Bartoș au dezvăluit unde ar pleca împreună în vacanță: „E și aproape și are taverne extraordinare”
Smiley (43 de ani) și Pavel Bartoș (51 de ani) au adus „Vacanță All Inclusive” pe marele ecran, însă pentru o escapadă împreună ar alege Grecia, cu taverne și plaje spectaculoase.
image png
Revenit din suspendare, Alibec se gândește deja la retragere. Vrea să se reprofileze: „Aș vrea să fac asta, îmi place ideea. Mă apuc acum!”
După încheierea carierei de fotbalist, atacantul Farului Constanța vrea să exceleze în cu totul alt domeniu.
Meteo - vant - ploaie - umbrela FOTO Shutterstock
Vreme rea tot weekendul. Ploi abundente în sudul țării, ninsori la munte și rafale de vânt de până la 80 km/h
Vremea va fi rece și ploioasă în cea mai mare parte a țării, în weekendul 31 octombrie – 1 noiembrie. Meteorologii au emis coduri galbene și portocalii de ploi abundente, iar la munte sunt așteptate ninsori și depunerea unui strat consistent de zăpadă.
salariu pixabay png
Câți lei în plus ar putea primi românii la salariu din 2027. Ce se pregătește pentru angajații de la Stat și din privat
Românii ar putea primi salarii mai mari începând cu 1 ianuarie 2027, însă veștile nu sunt la fel de bune pentru toți angajații. În timp ce firmele private iau în calcul majorări de până la 6%, situația bugetarilor rămâne incertă.
supa de varza cu carne tocata jpg
Supă de varză cu carne tocată, un prânz cald și sățios
Varza fragedă și carnea tocată se îmbină într-o supă consistentă și gustoasă, potrivită pentru mesele în familie. Servită fierbinte, aduce un strop de confort în zilele răcoroase.
EasyBox Sameday FOTO Shutterstock jpg
Piața poștală a ajuns la 7,3 miliarde de lei în 2025. Unul din patru colete interne, livrat la locker
Piața serviciilor poștale din România a crescut cu 14% în 2025, susținută de livrările de colete. Rețeaua de lockere a depășit 10.500 de unități, în timp ce numărul angajaților din sector s-a redus cu 9%.