Organoidy mózgowe: tkanka, która rośnie w naczyniu

Rycina pokazuje słoje preparatowe: naczynia, w których od stuleci przechowuje się tkankę. Różnica w tym, o czym tu piszemy, jest jedna: w tych naczyniach tkanka żyje i rośnie.

Skąd się biorą

Punktem wyjścia są komórki macierzyste - pobrane z zarodka albo uzyskane przez cofnięcie dojrzałej komórki do stanu pluripotencjalnego.

Umieszczone w odpowiednim żelu i pożywce, komórki te zaczynają się organizować samoczynnie. Nikt nie układa ich warstwami; one same tworzą strefy przypominające budowę rozwijającego się mózgu.

Praca opublikowana w 2013 roku opisała ten układ i pokazała, że w takiej hodowli powstają odrębne, choć zależne od siebie obszary - w tym kora z komórkami progenitorowymi wytwarzającymi dojrzałe podtypy neuronów korowych. Odtworzone zostały też cechy charakterystyczne dla rozwoju ludzkiej kory, których nie ma u gryzoni.

Do czego naprawdę służą

Nie do budowania mózgu. Do trzech rzeczy praktycznych.

Modelowanie chorób rozwojowych. W tej samej pracy zbudowano model małogłowia z komórek pacjenta - schorzenia, którego u myszy nie udawało się odtworzyć. To jest główny powód, dla którego metoda się przyjęła.

Badanie leków i toksyczności. Tkanka ludzka reaguje inaczej niż mysia. Organoid pozwala sprawdzić działanie substancji na komórkach ludzkich bez podawania jej człowiekowi.

Badanie rozwoju. Wczesne etapy rozwoju ludzkiego mózgu są niedostępne obserwacji z powodów oczywistych. Organoid daje do nich wgląd pośredni.

Czego organoid nie ma

To jest część, którą trzeba postawić mocno, bo nagłówki sugerują co innego.

Nie ma unaczynienia. Substancje docierają do wnętrza przez dyfuzję. Powyżej kilku milimetrów środek obumiera z braku tlenu - i to jest dziś główna bariera techniczna.

Nie ma wejścia zmysłowego. Nie dociera do niego żadna informacja z otoczenia. Nie ma oczu, uszu, skóry ani ciała, którym mógłby cokolwiek zrobić.

Nie ma architektury całego mózgu. Powstają zaczątki obszarów, ale nie ma uporządkowanego układu połączeń między nimi ani pnia mózgu.

Nie ma historii. Mózg człowieka jest tym, czym jest, dlatego że przez lata odbierał bodźce i uczył się. Organoid nie ma z czego się uczyć.

Pytanie, którego nie da się dziś rozstrzygnąć

W organoidach rejestruje się aktywność elektryczną, w tym wzorce zbiorowe. Stąd pytanie, które zadała w 2018 roku grupa badaczy i etyków w komentarzu w „Nature”: w którym momencie ludzka tkanka nerwowa hodowana w naczyniu zaczyna zasługiwać na ochronę.

Trudność jest metodologiczna, nie tylko moralna. Nie mamy sprawdzianu na obecność doznawania. U ludzi i zwierząt wnioskujemy z zachowania - a organoid nie ma jak się zachować. Konkurencyjne teorie świadomości dają różne odpowiedzi:

• Podejścia wiążące świadomość ze strukturą przetwarzania informacji dopuszczają, że wystarczająco złożona sieć mogłaby coś doznawać niezależnie od ciała.
• Podejścia wiążące ją z rolą w organizmie i z ciałem wykluczają to z definicji.

Sporu tego nie da się dziś rozstrzygnąć eksperymentem i piszemy o tym osobno przy trudnym problemie świadomości oraz przy mierzeniu świadomości.

Stanowisko praktyczne, które wypracowano, brzmi rozsądnie: ustalić zasady zawczasu, zanim tkanka stanie się na tyle złożona, że pytanie zrobi się pilne. To jest rzadki przypadek, w którym dziedzina zajęła się własnymi granicami, zanim ktoś ją do tego zmusił.

Jak to się ma do reszty dziedziny

To jest jedyne miejsce, w którym rozmowa o emulacji mózgu styka się z czymś, co da się dziś wziąć do ręki.

Różnica jest jednak zasadnicza i warto ją zapamiętać. Emulacja zakłada odtworzenie konkretnego mózgu z jego historią i połączeniami. Organoid to tkanka ludzka rosnąca według własnego programu rozwojowego - nikogo nie odtwarza i nikim nie jest.

Bliżej mu do hodowli komórkowej niż do jakiejkolwiek osoby. Ale jest to hodowla, przy której po raz pierwszy trzeba było zapytać, czy to nadal tylko hodowla - i już samo to pytanie jest w tej dziedzinie nowe.