Лента TH Новости Биоинженерия



Антигуманный вызов или достижение науки?

∴ 356

Ранее ученым Университета Пенсильвании удалось вырастить человеческие мозговые органоиды в лабораторных условиях и поддерживать их деятельность в пробирке. Однако ученые пошли дальше и вживили эти органоиды в мозг мышей, стимулируя интенсивное развитие коры головного мозга грызунов.

Tech. Sgt. Christopher Genuardi goes through breathing techniques during a gas mask fit test Nov. 21, 2014, at Incirlik Air Base, Turkey. The fit test is used to ensure the mask will work properly during emergency situations.  Genuardi is a 39th Civil Engineer Squadron heating, ventilation and air conditioning section chief. (U.S. Air Force photo/Airman Cory W. Bush)

Самые продвинутые из этих человеческих мозговых органоидов производят электрическую активность, которая эквивалентна реальной пульсации мозга. Органоиды рождают новые нейроны, продуцируя уменьшенную копию мозга. И именно они развивают шесть зон коры головного мозга, ответственные за мышление, речь, суждение и другие продвинутые познавательные функции.

Эти микро-мозги провели революцию в исследовании развития человеческого мозга и нейронных заболеваний от Альцгеймера до Зика, но сам процесс создания более высокоразвитых мозговых органоидов создает ряд этических вопросов.

Эксперт данной области, нейробиолог Хонгджунь Сонг из Университета Пенсильвании не считает, что органоид в пробирке способен думать, но этот вопрос подлежит обсуждению.

И эти обсуждения становятся все значимей. На совещании по неврологии две команды исследователей сообщили об успешной имплантации человеческих мозговых органоидовв мозг лабораторных крыс и мышей, что повышает вероятность того, что организованная функциональная ткань человека может развиваться на мозге грызуна. Отдельно другая лаборатория подтвердила, что ученым удалось связать человеческие мозговые органоиды с кровеносными сосудами, что стало первым шагом к подаче крови.

Это необходимо, если мы планируем увеличить размер органоидов. Возможно, это единственный способ имитировать процесс развития мозга и показать, как разворачиваются такие болезни, как аутизм, эпилепсия и шизофрения. Но васкуляризация [образование и рост кровеносных сосудов] мозговых органоидов также вызывает такие этические проблемы, что ранее лаборатории пресекали подобные попытки.

Мы входим в совершенно новую сферу. Наука продвигается так быстро, этика за ней не поспевает.Кристоф Кох, президент Алленского института мозга в Сиэтле.

Ни одно из подобных вмешательств не способно регулироваться этическими нормами. Хотя национальные институты здравоохранения имеют мораторий на исследования, связанные со стволовыми клетками и эмбрионами позвоночных, нет запрета на имплантацию человеческих органоидов. И практически никто из лабораторий, проводящих исследования органоидов, не имеет оснований для того, чтобы призвать комиссию или какую-либо еще надзирательную службу.

В ранее незарегистрированных экспериментах, имплантирующих человеческие мозговые органоиды в лабораторных грызунов, большинство трансплантатов выживало в течение двух месяцев, согласно выводам двух статей, представленных на ежегодной встрече Общества нейронаук в Вашингтоне, округ Колумбия.

Более того, человеческие органоиды, имплантированные в мышей, связанные с кровеносной системой грызунов, делают это первой зарегистрированной васкуляризацией. И зрелые нейроны Человеческая мозговая органоида не может достичь ничего близкого к размеру даже мозга ребенка в крошечных черепах мыши (что составляет одну тысячную части мозга человека), что почти наверняка ограничивает его сложность.

Эти маленькие присоски не собираются говорить «Привет». Но быстрые успехи поднимают вопрос о том, создаете ли вы что-то человеческое, что вы должны воспринимать всерьез с точки зрения его достоинства и уважения — и выяснять, что это значит.Юрист и биоэтик Хэнк Грили из Стэнфордского университета.

Эти проблемы возникли 17 лет назад, когда Стэнфордский коллега из Грили предложил имплантировать человеческие стволовые клетки в мозг мышей, чтобы увидеть, что произойдет, когда клетки превратятся в нейроны [эксперимент еще не произошел]. Но этический вопрос состоял в том, что было бы хорошо, если бы доля человеческих нейронов в мозге мыши была настолько мала, что имплантат не имел шансов дать мышам человеческое сознание или усиленный интеллект.

Итог эксперимента, который Гейдж представил на встрече нейронаук, не указал размер человеческих мозговых органоидов, которые он и его коллеги имплантировали в мышей. Также в выводах не указано, проверена ли группа мышей на изменения в способностях или поведении.

Если бы человеческий органоида вызвала такие изменения, это вызвало бы глубокие этические проблемы. Это вызывает некоторые довольно интересные вопрос. Ведь мы экспериментируем на мышах в первую очередь потому, что они не люди, хотя вследствие эксперимента могуть стать подобны нам. Если мы дадим им человеческие мозговые органоиды, что это делает с их интеллектом, их уровнем сознания, даже с их видовой идентичностью?Биоэтик Жозефина Джонстон из Центра Гастингса.

В другом исследовании, которое планируется представить на совещании по нейробиологии исследователи во главе с доктором Исааком Ченом, нейрохирургом в Университете Пенсильвании, имплантировали человеческие мозговые органоиды в мозг 11 взрослых крыс, во вторичную зрительную кору. Эта структура обрабатывает визуальные сигналы, например, для определения цвета и ориентации того, что видел глаз.

2-миллиметровые органоиды выжили в течение как минимум двух месяцев, сказал Чэнь в интервью и показал процесс роста человеческих аксонов в мозгу крысы. Некоторые из аксонов выросли до 1,5 миллиметров, соединившись с мозолистым телом, пучком нейронов, соединяющим левое и правое полушария головного мозга. Когда ученые стимулировали крыс светом, нейроны соответственно реагировали. Это доказывает, что человеческая мозговая ткань стала функционально интегрирована с крысой.

Надежда Чэня состоит в том, что органоиды могут однажды использоваться для лечения черепно-мозговых травм, инсульта и даже шизофрении и аутизма. Ученые давно надеются побороть болезнь Паркинсона, используя инъекции нейронов – по существу, клеточную суспензию.

Мой интерес заключается в ремонте мозга. Мозг — очень упорядоченная структура, таким образом, имплантат с существующей структурой и внутренней схемой может интегрироваться с поврежденным мозгом более эффективно и исправить его.Доктор Исаак Чен, нейрохирург в Университете Пенсильвании.

Он и его коллеги обсудили этику имплантации человеческих мозговых органоид на крыс, в том числе, могут ли животные стать слишком человечными.

Некоторые из рисков, о которых люди предупреждают, по-прежнему остаются научной фантастикой. Прямо сейчас, органоиды настолько грубые, что мы, вероятно, уменьшаем мозговую функцию крыс.Доктор Исаак Чен, нейрохирург в Университете Пенсильвании.

Эксперты в области этики утверждают, что «сейчас не проблема» не означает «никогда не проблема».

Резонанс, вызванный имплантатами человеческих мозговых органоидов, заключается в том, что функциональная интеграция [органоидов] в центральную нервную систему животных может в принципе изменить поведение или потребности животных. Таким образом, задача состоит в том, чтобы внимательно следить за тем, происходят ли такие изменения. Если человеческий имплантат дает животному «повышенную чувствительность или умственные способности», животное может пострадать больше, чем без них. Биоэтик Джонатан Киммельман из Университета Макгилла в Монреале.

Будет ли это похоже на человека, оказавшегося запертым в теле грызуна? Поскольку в экспериментах использовались взрослые грызуны, их мозг больше не развивался, в отличие от случая, когда имплантаты были внедрены в мозг эмбриона.

Трудно представить, как в таких обстоятельствах могут возникнуть человекоподобные познавательные способности, такие как сознаниеБиоэтик Джонатан Киммельман из Университета Макгилла в Монреале.

На данный момент проблема сознания упирается в развитие и процентное соотношение органоид с мозгом крысы. Для развития сознания, сама органоида должна быть намного более продвинутой, чем сегодняшнее, включая плотные нейронные связи, различные слои и другую нейро-архитектуру. Кристоф Кох, президент Алленского института мозга в Сиэтле.

Но если эти и другие условия будут достигнуты?

Тогда вопрос очень прост: эквивалентно ли это образование куску коры? Могут ли мозговые органоиды достичь сознания без сенсорных органов и других способов восприятия мира? Возникает вопрос, что именно осознает данное формирование?Кристоф Кох, президент Алленского института мозга в Сиэтле.

Многие ученые, работающие с мозговыми органоидами, считают, что структуры навсегда будут ограничены по сложности, потому что они не связаны с внешним миром.

В мае, ученые во главе с Юргеном Кнобличем из Венского института молекулярной биотехнологии сообщили о слиянии одного органоида, имитирующего верхнюю часть человеческого переднего мозга, с органоидом, который имитирует нижнюю часть той же зоны. В результате ученые получили связывающие нейроны, которые проложили линию связи.
Несмотря на консервативную этику, этот барьер тоже может рухнуть.

В Массачусетском технологическом институте были созданы васкуляризированные мозговые органоиды. В отличие от других экспериментов, которые достигали результатов при трансплантации в мозг грызунов, новые органоиды растут в лабораторных блюдах. Ученые выращивали сосудистую сеть с кровеносными (эндотелиальными) клетками.

Мы можем генерировать мозговые органоиды со встроенной эндотелиальной тканью, эта ткань образует пробирки, и мы можем побуждать эти пробирки прорастать в питательном бульоне. Следующим шагом является доставка кислорода и питательных веществ глубоко в органоиды и соединение трубок с сердечным насосом. В противном случае вы не сможете выращивать их очень большими.Джон Аах, генетик в лаборатории.

В итоге мы приходим к выводу, что прежние нормы морали и этики не могут применяться к темпу современных технологий. Останавливать прогресс – противоречить здравому смыслу. Как вывод, эксперты в области этики и морали должны разработать новую парадигму, учитывающую преимущества и достижения технологического прогресса.

Филипп Дончев