Először sikerült olyan, az emberi agyhoz hasonlóan működő organoidokat növeszteni, amelyek olyan aktivitással rendelkeznek, ami az emberi egyedfejlődés során is meg lehet figyelni, mondja Alysson Muotri, a Kaliforniai Egyetem kutatója, a vizsgálat résztvevője. Bár a szervecskék még így is nagyon messze vannak az igazi agyaktól, fontos lépést jelenthetnek az első, laborban növesztett, teljes méretű, funkcionális emberi agy felé. Az organoidoknak azonban már ezt megelőzően is fontos szerepük lehet a kutatásban, hiszen a kisméretű szerveken is vizsgálni lehet az agyi fejlődés egyes kulcsrészleteit, illetve különböző, az agyat érintő betegségeket, és ezek potenciális gyógymódjait is.

Az olyan betegségek esetén, mint például az autizmus, az epilepszia vagy a skizofrénia, amelyek valószínűsíthetően az agy fejlődése során fellépő problémák következményei, jelenleg a szakértők leginkább állati modellekre támaszkodnak, az élő emberi embrionális agyat ugyanis nem lenne etikus tanulmányozni. Ezek a modellek viszont sok szempontból eltérnek az emberi agytól, így csak korlátozottan képesek segíteni a betegségek megértésében. Ezen változtathatnak az organoidok, amelyek révén egy napon talán élőben lehet vizsgálni, hogy például mely gének embrionális kori aktiválódása válthatja ki az autizmust az élet későbbi szakaszában.

A miniagyakat bőrsejtekből pluripotens őssejtekké visszaprogramozott őssejtekből növesztették a szakértők, olyan környezetbe helyezve ezeket, amelyben agyunk is fejlődik. A megfelelő körülmények között a kialakuló neuronok aztán maguktól formáltak szinapszisokat és piciny agyi áramköröket, amelyek az agy számítási kapacitásáért felelősek. A vizsgálat 10 hónapja alatt az organoidok elektromos aktivitása folyamatosan fokozódott, ahogy a neuronok egyre aktívabbá váltak, hasonlóan ahhoz, ami a fejlődő emberi agyban is történik.

Az organoidok először két hónapos korukban kezdtek szórványos elektromos aktivitást mutatni, egyetlen frekvencián adva le a jeleket, ami szintén egyezik az embrionális agy kapcsán megfigyeltekkel. A 10. hónapra aztán a jelek szabályos mintázatokat kezdtek mutatni, és egyre nagyobb frekvenciatartományt öleltek fel, azt sugallva, hogy az idegsejtek egyre inkább hálózatokat formáltak.

Ezen a ponton azonban az elektromos aktivitás fokozódása leállt, mintha az agyak megálltak volna a fejlődésben. Muotri szerint ennek több oka is lehet, elképzelhető, hogy a továbblépéshez több sejtre, vagy másfajta környezetre van szükség. És az is lehetséges, hogy az emberi agy további éréséhez 9 hónap elteltével bemenő jelekre van szükség, és ezek segítik elő a hálózatok továbbépülését.

Nagyon érdekes ugyanakkor, hogy bár a kutatók azt gondolták, hogy már az embrionális agy fejlődéséhez is szükségesek az érzékszervi információk, amelyeket a magzat a méhen belül a külvilágból felfog, a miniagyak nyomán úgy tűnik, hogy ez nem feltétlenül igaz. Az organoidok teljesen ingermentes környezetben is szofisztikált idegi aktivitásra és hálózatokra tettek szert, mintha az agy előre be lenne programozva, hogy ezeket létrehozza, majd várjon az ingerekre, mondja Muotri.

A szakértő elmondása szerint az ilyen szervecskék létrehozása még 5 évvel ezelőtt is elképzelhetetlen volt. Muotri nem tartja valószínűnek, hogy a laborbeli agyak csak úgy maguktól öntudatra ébredjenek, ugyanakkor a maga részéről reménykedik abban, hogy funkcionálisan az emberi agyra egyre inkább hasonlító szerveket tudnak növeszteni a jövőben. Például létrehozzák az agy különböző részeit, hogy ezeket egymáshoz illesztve olyan áramköröket rekreálhatnak, amelyek révén modellezhető például a tanulás folyamata.