Naukowcy wyhodowali w laboratorium mózg człowieka. Zachowuje się jak prawdziwy
Naukowcy z Johns Hopkins University wyhodowali miniaturowy mózg człowieka, który zachowuje się jak prawdziwy. Organoid ten może pomóc zrozumieć autyzm, schizofrenię i chorobę Alzheimera, a także testować eksperymentalne metody leczenia. Pozwoli to uniknąć testów na zwierzętach i ludziach. Rodzi się jednak pytanie: czy ten sztuczny mózg jest żywy i czy ma świadomość?
Spis treści:
Naukowcy wyhodowali ludzki mózg w laboratorium. Działa jak prawdziwy
Amerykańscy badacze z Uniwersytetu Johna Hopkinsa (JHU) wyhodowali wyjątkowy organoid - ludzki mózg wraz z tkanką nerwową i naczyniami krwionośnymi. Organoidy to tworzone w warunkach in vitro trójwymiarowe, uproszczone wersje organów, które naśladują ich kluczowe funkcje, strukturę i biologię. Aby je wyhodować, wystarczy kilka komórek z tkanki lub komórek macierzystych. Technologia hodowli organoidów mocno się rozwinęła w poprzedniej dekadzie.
"Stworzyliśmy nową generację mózgowych organoidów. Większość organoidów mózgowych, które widzicie w artykułach, to jeden obszar mózgu, taki jak kora mózgowa, tyłomózgowie czy śródmózgowie. My wyhodowaliśmy szczątkowy organoid obejmujący cały mózg. Nazywamy go wieloobszarowym organoidem mózgu (Multi-Region Brain Organoid - MRBO)" - powiedziała dr Annie Kathuria z Katedry Inżynierii Biomedycznej na JHU.
To pierwszy raz, gdy naukowcom udało się stworzyć mózgowy organoid z tkankami ze wszystkich jego obszarów i doprowadzić do ich współdziałania. W tym celu najpierw osobno wyhodowali komórki poszczególnych części mózgu i naczyń krwionośnych, a następnie połączyli je przy pomocy białek, tak aby tkanki mogły nawiązać połączenia. Gdy organoid zaczął rosnąć połączony, pojawiła się aktywność elektryczna i wytworzyła się sieć.
Czy sztuczny mózg myśli i ma samoświadomość?
Dzięki tej orkiestracji poszczególnych części mózgu, przepływowi impulsów elektrycznych między neuronami, tworzących fale mózgowe, i powstałej sieci możliwe jest badanie schorzeń, takich jak schizofrenia, autyzm, choroba Alzheimera i inne schorzenia neurologiczne, które dotykają właśnie całego mózgu, a nie tylko jego poszczególnych części. Organoid umożliwi też testowanie nowych form leczenia obejmujących cały mózg. Do tej pory prowadzono badania na zwierzętach. Teraz naukowcy mają do dyspozycji sztuczny ludzki mózg - właściwie jego uproszczoną, ale działającą postać.
Rodzi się oczywiście pytanie, czy jest on żywy i ma świadomość. Czy wyhodowany w laboratorium organoid, w naturze zdolny przecież do myślenia, jest samoświadomy i czy kryje się za nim jakaś podmiotowość? Tego nie wiemy. Możliwe, że gdyby podłączyć taki organoid do innych sztucznych zmysłów i aparatu mowy lub innych systemów wejścia/wyjścia, moglibyśmy się o tym przekonać. W poprzednich latach pojawiły się doniesienia, że organoid mózgowy wykształcił strukturę oka, został połączony ze sztuczną inteligencją czy że nauczył się sterować robotami.
Na chwilę obecną wiemy jednak, że ta wersja mózgu pod względem rozwoju odpowiada mózgowi 40-dniowego płodu. Jego aktywność elektryczna nie musi więc iść w parze z myślami czy świadomością, a może być czysto mechaniczna. Takiemu organoidowi daleko do mózgu dziecka czy tym bardziej dorosłego człowieka.
Organoid wyhodowany na JHU obejmuje blisko 80 proc. rodzajów komórek normalnie występujących w mózgu we wczesnych etapach jego rozwoju i jest od niego o wiele mniejszy. Składa się z 6-7 mln neuronów, podczas gdy w mózgu dorosłego jest ich kilkadziesiąt miliardów.
Dysponując sztucznym mózgiem odzwierciedlającym ten etap rozwoju, naukowcy mogą badać również rozwijanie się tego organu. Zaobserwowano np. wytworzenie się wczesnego stadium bariery krew-mózg, czyli warstwy komórek, które kontrolują przepływ cząsteczek z krwiobiegu do mózgu, co ma duże znaczenie m.in. w przypadku leków neurologicznych.
Organoid mózgowy pozwala bezpiecznie testować nowe leki i terapie
Dzięki organoidom replikującym całą strukturę mózgu badania eksperymentalnych leków i ich testy kliniczne odnoszą wyższy wskaźnik powodzenia. Klasycznie podczas testów na zwierzętach już na pierwszym etapie odpada 85-90 proc. leków, a w przypadku leków neuropsychiatrycznych - nawet 96 proc. Gdy mózg zachowuje się jak ludzki, można będzie badać te nowe substancje w bardziej realistycznym środowisku.
Żeby zrozumieć zaburzenia neurorozwojowe i neuropsychiatryczne, musimy badać modele z ludzkimi komórkami, ale nie mogę poprosić [żywej] osoby, by pozwoliła mi zajrzeć do mózgu, bym mogła badać autyzm. Organoidy obejmujące cały mózg pozwalają nam obserwować rozwój schorzenia w czasie rzeczywistym, sprawdzić, czy leczenie jest skuteczne, a nawet dostosowywać terapie do poszczególnych pacjentów
Prawdopodobnie nie można tego wszystkiego zrobić w warunkach komputerowej symulacji. Są co prawda systemy, które naśladują ludzki mózg, jednak nie są to kopie 1:1. Organ ten jest jeszcze zbyt skomplikowany, by można było go odtworzyć i jednocześnie testować na nim leki czy badać rozwój schorzeń wirtualnie (in silico). Niewykluczone jednak, że za parę lat również i to stanie się możliwe, a także... że na takich układach (wirtualnych lub nawet biologicznych) będzie w przyszłości uruchamiana sztuczna inteligencja.
Źródło: A. Kshirsagar, H. Mnatsakanyan, et al. Multi-Region Brain Organoids Integrating Cerebral, Mid-Hindbrain, and Endothelial Systems. Advanced Science (2025). doi: 10.1002/advs.202503768.
