Experiment important al cercetătorului Sergiu Pașca, originar din Aiud: creiere de șoareci dezvoltate cu țesut cerebral uman

O echipă de cercetători de la Universitatea californiană Stanford, coordonată de profesorul român Sergiu P. Pașca, originar din Aiud, a reușit să integreze organoizi corticali umani în creierul unor șoareci modificați genetic. Țesutul uman s-a dezvoltat și a format conexiuni funcționale cu sistemul nervos al animalelor. La trei luni după transplant, peste 90% din volumul țesutului cortical al șoarecilor folosiți în experiment era de origine umană.

Noul model ar putea permite studierea în condiții imposibil de reprodus într-o cultură de laborator a unor boli și tulburări precum schizofrenia, epilepsia, autismul sever, paralizia cerebrală și demența frontotemporală, scrie Stanford Medicine. Studiul a fost publicat pe 16 septembrie 2026 în revista științifică Nature.

Cercetarea reprezintă o nouă etapă în încercarea oamenilor de știință de a reproduce și studia dezvoltarea circuitelor cerebrale umane fără acces direct la țesut cerebral viu de la pacienți.

Publicitate

Echipa de la Stanford a transplantat în șoareci structuri denumite organoizi corticali. Acestea sunt aglomerări tridimensionale de celule cultivate în laborator, care se autoorganizează și reproduc anumite caracteristici ale țesutului din cortexul cerebral uman.

Șoareci modificați genetic pentru a le lipsi aproape întregul cortex

Pentru noul experiment, oamenii de știință au creat o linie specială de șoareci, denumiți „apallial mice”, modificați genetic astfel încât celulele precursoare din care se dezvoltă neocortexul și anumite alte structuri cerebrale să nu se formeze.

La vârsta adultă, acești șoareci aveau numai aproximativ 2% din cantitatea de țesut cortical întâlnită la șoarecii obișnuiți. Le lipsea și cea mai mare parte a hipocampului, structură cerebrală cu un rol important în formarea memoriei.

În mod surprinzător, animalele au putut supraviețui și au avut o stare generală bună. Cercetătorii au observat totuși diferențe comportamentale: un mers ceva mai precaut, semne ale unei coordonări motorii fine mai slabe și o capacitate redusă de a-și aminti medii noi întâlnite recent.

Potrivit cercetătorului Sergiu Pașca, rezultatul sugerează că atunci când circuitele corticale lipsesc încă dintr-un stadiu foarte timpuriu al dezvoltării, alte regiuni ale creierului pot compensa într-o anumită măsură funcțiile pierdute.

Organoizii umani au fost transplantați la două zile după nașterea șoarecilor

În etapa următoare, șoarecii nou-născuți au primit organoizi corticali proveniți din celule umane.

Organoizii fuseseră crescuți aproximativ două luni înaintea intervenției și proveneau de la donatori sănătoși care își exprimaseră consimțământul pentru utilizarea celulelor în astfel de experimente pe animale.

Fiecare organoid transplantat conținea aproximativ 100.000 de celule, iar intervențiile au fost efectuate când șoarecii aveau numai două zile. În general, cercetătorii au implantat mai mult de un organoid fiecărui animal.

Spațiul rămas liber în urma lipsei cortexului a oferit țesutului uman condiții pentru dezvoltare.

Peste 90% din țesutul cortical era uman după trei luni

Majoritatea intervențiilor au avut succes.

Țesutul uman a supraviețuit, a crescut și s-a integrat în creierul animalelor. La trei luni după operație, peste 90% din volumul țesutului cortical prezent în creierul șoarecilor era de origine umană.

Mai mult, neuronii umani și cei ai șoarecilor au început să formeze circuite împreună, iar țesutul transplantat a realizat conexiuni nu numai cu creierul animalului, ci și cu structuri aflate mai departe, până la nivelul măduvei spinării.

La trei până la șase luni după transplant, performanțele șoarecilor cu țesut cortical uman la testele comportamentale au fost, în general, similare cu cele ale șoarecilor normali de aceeași vârstă.

Acest model a fost denumit de cercetători „xenocortical”.

De ce este important experimentul pentru cercetarea bolilor creierului

Una dintre problemele majore ale cercetării neurologice și psihiatrice este dificultatea de a studia țesut cerebral uman viu la nivel celular și molecular.

Organoizii crescuți în laborator au permis progrese importante, dar prezintă limite. Într-un recipient de laborator nu există circulația sangvină și interacțiunile complexe cu sistemul imunitar, iar celulele nu primesc informațiile senzoriale și nu dezvoltă conexiunile motorii existente într-un organism viu. Unele tipuri de celule nici nu ajung la același nivel de maturizare.

Noul model încearcă să depășească o parte dintre aceste obstacole.

Potrivit lui Sergiu Pașca, animalele oferă posibilitatea studierii modului în care modificările asociate bolilor afectează circuitele cerebrale umane într-un sistem nervos viu și intact.

Cercetătorii consideră că metoda ar putea contribui la investigarea mecanismelor biologice implicate în schizofrenie, epilepsie, forme severe de autism și paralizie cerebrală, dar și la testarea unor posibile intervenții terapeutice.

Din punct de vedere etic, Pașca a precizat că s-a consultat cu experți de la Stanford și cu un comitet de etică extern cu privire la bunăstarea animalelor utilizate în studiu.

Un tip rar de neuron uman a apărut în creierul șoarecilor

Una dintre cele mai surprinzătoare descoperiri a venit atunci când cercetătorii au analizat țesutul uman dezvoltat în animale.

Ei au identificat neuroni von Economo (VEN), un tip extrem de rar de celulă nervoasă.

Potrivit Stanford Medicine, acești neuroni fuseseră observați anterior în țesut cerebral post-mortem, dar nu fuseseră generați până acum în culturile de laborator și nu apăruseră nici în experimentele anterioare de transplant realizate în condiții în care organoizii trebuiau să concureze pentru spațiu cu cortexul rozătoarelor.

Sunt celule foarte rare – aproximativ un neuron din 90.000 de neuroni corticali – și au dimensiuni neobișnuit de mari.

La oameni sunt localizate în special în cortexul fronto-insular și cortexul cingulat anterior, regiuni implicate, printre altele, în procese legate de comportamentul social și luarea deciziilor.

Neuronii von Economo nu sunt exclusiv umani. Ei au fost identificați și la alte animale cu creier mare și comportament social complex, printre care maimuțele antropoide, elefanții, delfinii și balenele.

Posibilă utilizare în cercetarea demenței frontotemporale

Descoperirea neuronilor von Economo poate deschide o altă direcție de cercetare.

Sergiu Pașca explică faptul că aceste celule par să fie deosebit de vulnerabile în demența frontotemporală, o boală neurodegenerativă care poate debuta la vârsta mijlocie.

În anumite forme ale bolii, numărul lor este puternic redus, iar printre primele manifestări se pot număra modificări ale comportamentului social și personalității sau dificultăți de limbaj, uneori înaintea apariției unor probleme importante de memorie.

Faptul că aceste celule s-au dezvoltat în noul model le-ar putea permite cercetătorilor să creeze organoizi din celulele unor pacienți cu demență frontotemporală, să îi transplanteze și să urmărească în organismul viu modificările celulare și ale circuitelor nervoase.

Într-o etapă ulterioară, modelul ar putea fi folosit pentru testarea unor candidați terapeutici.

Sergiu Pașca, cercetător român și profesor la Stanford

Sergiu P. Pașca este medic și cercetător român, originar din Aiud, format inițial în România, care a ajuns la Stanford în 2009 pentru pregătire postdoctorală. În prezent este profesor de Psihiatrie și Științe Comportamentale și conduce programul Stanford Brain Organogenesis.

Laboratorul său a avut un rol important în dezvoltarea tehnologiilor bazate pe organoizi neuronali și a sistemelor denumite „assembloids”, prin care organoizi ce reproduc diferite regiuni ale sistemului nervos sunt combinați pentru a studia formarea circuitelor neuronale umane.

În 2022, echipa sa a realizat un alt experiment important: a transplantat organoizi corticali umani în creierul unor șobolani nou-născuți. După șase luni, țesutul transplantat ajunsese să ocupe aproximativ o treime dintr-o emisferă cerebrală, iar neuronii umani deveniseră mai mari și mai activi electric decât cei păstrați în cultură.

Noul experiment încearcă să rezolve una dintre limitele acelui model: competiția pentru spațiu dintre țesutul cerebral al rozătoarei și cel uman.

foto: captură video Youtube, TVR