Újraélesztett agysejtek

2019 tavaszán egy lenyűgöző tudományos áttörés során a Yale School of Medicine kutatói helyreállították az agyi aktivitást olyan sertéseknél, amelyek órákkal azelőtt elpusztultak. A kísérletek során született felfedezések forradalmasíthatják az idegtudományt és azt, ahogy a tudósok az élet és a halál közötti határokról gondolkodnak.

A kutatók sejt-fiatalító gyógyszer-koktél keringetésével akadályozták meg a szövetek lebomlását és helyreállították a sejtek bizonyos funkcióit a sertések agyában. Technikájuk felhasználható lehet a gyógyszervizsgálatok során, és kihatással lehet arra, hogy a tudósok jobban megértsék az agy plaszticitását traumatikus események, például egy stroke után vagy hatékonyabban gyógyíthassanak egyéb neurodegeneratív betegségeket, például Alzheimer-, vagy Huntington kórt. 

A kutatók hangsúlyozták azt is, hogy a tudatot nem állították vissza. Noha a csoport megfigyelt aktivitást az egyes sejtekben, az agyban nem létezett széles körű, összehangolt aktivitás, ami a tudatosság követelménye.

Gyógyászati jelentőség

"Meg akartuk vizsgálni, hogy mi történik az agyban egy globális sérülést követően, és hogy helyre tudunk-e állítani bizonyos sejt- és molekuláris funkciókat az egész, érintetlen agyban négy órával a halál után" - mondta Stefano Daniele a tanulmány egyik vezető szerzője. "Ezt sikerült is megtennünk." 

Daniele és társszerzője, Zvonimir Vrselja idegtudományi kutató vezették a kísérleteket, Nenad Sestan, a Yale Orvostudományi Iskolájáa idegtudományi professzorának felügyelete alatt.

A tudósok általában speciális kutató cégektől vásárolják a vizsgálati állatokat, de Vrselja és Daniele eltérő megközelítést alkalmaztak. A kísérletek minden esetben egy helyi élelmiszer-feldolgozó üzemben kezdődtek, ahol a duó megvárta egy új példány rendelkezésre állását.

Kutatni, nem ártani

"Nem akartunk állatokat megölni a kutatás érdekében" - magyarázta Daniele. "Tehát egyszerűen csak felhasználtuk azt a szövetet, melyet a vágóhídon kaptunk, és egyébként a szemétbe került volna." A szövetek beszerzése után mindketten visszarohantak az Orvostudományi Iskolába, és négy órán belül eltávolították a sertés agyát a koponyájából.

Vreslja és Daniele egy olyan rendszert terveztek, ami alkalmas volt az oldat szivattyúzására és keringetésére az agyban. A szerkezet hat órán keresztül működött éppen úgy, mint egy élőlény keringési rendszere, az oldatot áramoltatva az agy körül, miközben egyidejűleg eltávolította a hulladékot a szövetekből.

Az agyakat tápláló rendszert BrainEx-nek nevezték el, és 36 órán keresztül tartotta életben a rákötött agyakat, sőt, a tudósok szerint lehetséges, hogy tovább is működtethette volna őket. Kontrollnak egy másik rendszerrel hatóanyag nélküli vegyületeket, vagy semmit sem keringettek másik agyakban, és azok menetrendszerűen lebomlásnak is indultak.

"Ezeknek a komponenseknek nagy része könnyedén hozzáférhető, csak senkinek sem jutott még eszébe, hogy egy adott módon összeállítsa őket, ami ilyen típusú tanulmányt eredményezhet" - mondta el Daniele.

A kezelés után a csapat többször is kimutatta, hogy az agy sejtjei reagálnak az ingerekre. A gyógyszeres kezelés kibővítette az agyi vérellátást, az egyes idegsejtek elektromos aktivitást mutattak.

Szívós agyszövet

Mindent egybevetve az az agy, amely négy órán keresztül meg volt fosztva az oxigéntől és más tápanyagoktól, halottnak tekinthető. A tanulmányban leírt tevékenység azonban megmutatta, hogy az agysejtek robusztusabbak és hosszabb ideig képesek életben maradni, mint korábban gondoltuk volna.

Ennek ellenére az agyhalál klinikai meghatározása a kísérlet után sem változott.

"Ebben a tanulmányban nem látok semmit, ami alááshatná az agyhalálba, mint a halál kritériumába vetett bizalmat" - mondta Winston Chiong, a San Francisco-i Kaliforniai Egyetem neurológusa.

Etikai kérdések

2016-ban, amikor a csapat amiatt aggódott, hogy kísérleteik az agyban lévő összes idegsejt együttes kisüléseit is előidézhetik - ez a tudatosságot jelezte volna - bevonták a Yale Biodinamikai Központ igazgatóját, Stephen Latham-et is, aki a tanulmány társszerzőjévé vált.

“A testétől megfosztott, már elpusztult disznóból kivett agy nem állat és nem emberi alany" - magyarázta Latham.

"Senki sem rendelkezik joghatósággal olyan kérdések feltételére, mint: Vajon szenvedhet ez az agy? Képes a szenvedésre, ha önmagában hever egy testhez nem csatlakoztatott laboratóriumi tartályban? Még ha látunk is EEG-t, akkor ez tudatot jelez? Képes bármilyen módon jelezni a fájdalmat átélő tudatot?”

Az USA szövetségi törvénye előírja, hogy a kutatóknak, az emberi és állati alanyokkal foglalkozó összes vizsgálatban a kutatás megkezdése előtt konzultálniuk kell intézményük etikai bizottságaival. Noha ez a kísérlet és a tanulmány átjutott ezen az akadályon is, a jövőbeli kutatások könnyen tévedhetnek etikailag szürke területre.

Ismétlés a tudás anyja

A mérföldkőnek számító tanulmány közzététele után Sestan független csoportokat kért fel az eredmények megismétlésére. Az orvosi közösség más tagjai egyetértettek a felhívással, hiszen ahogy a Yale New Haven kórház neurológiai vezetője, David Hafler, aki nem vett részt a vizsgálatban elmondta: 

“A munkát meg kell ismételni, mivel ez a „tudomány természetes folyamata. Mindaddig, amíg az eredményeket  egy másik laboratórium önállóan meg nem ismétli, szerintem az eredmények nem léteznek."

Hafler ezzel együtt hozzátette, hogy a Yale-tanulmány eredményei „a legfigyelemreméltóbb megállapítások között vannak, amit karrierem során valaha láttam”. "Nagyon gratulálok nekik, hogy olyan eredményre jutottak, ami alapvetően megváltoztathatja a játékszabályokat" - mondta Hafler. "Büszkének kell lennünk arra, hogy ezek az eredmények Yale-ből származnak."

2020-as fejlemények

Noha a laboratórium egyelőre nem áll készen arra, hogy pontosan közöljék következő lépéseiket, annyit tudni lehet, hogy sokat fejlesztettek a protokollon, nevezetesen az agyba szivattyúzott szintetikus folyadékot optimalizálták.

Jelenleg olyan gépen dolgoznak, amely automatikusan pumpálhatja a gyógyszerkoktélt, mivel az első gép, Vrselja szerint "nagyon nehézkes" volt, és egy kisebb helyiség egyharmadát elfoglalta. A projekt méretezéséhez pedig automatizálásra van szükség a protokoll sikeres megvalósításához.

A tanulmányt 2019 áprilisában a Nature folyóiratban történő megjelenése óta a tavalyi év egyik legelismertebb tudományos áttörésének nyilvánították. A szerzők és a társszerzők figyelemre méltó díjakat nyertek a munkájukkal.

"Igyekszünk mindent automatizálni, és olyan valamit készítünk, amely napokig képes lesz üzemelni, szemben az első gép hat órás időtartamával" - mondta David Dellal, aki a Sestan laboratóriumában a tanulmány fejlesztésén dolgozik. "Arra törekszünk, hogy a gépet a lehető legszilárdabbra építsük."

(Forrás: Yale Képek: Yale, Unsplash)