Уперед, у майбутнє? (Нові дослідження головного мозку)

Протягом свого існування людство безжально зазнавало атак смертельних захворювань. Наприклад, за даними істориків, 737 року від чорної віспи померло близько третини населення Японії. Страшні наслідки чуми для багатьох країн, які досі пам'ятають про це (чумні стовпи в історичній частині європейських міст). Відома ще з античності холера була найчастішою причиною смерті у ХІХ столітті. Поліомієліт, дифтерія, тиф, сибірка щороку забирали мільйони життів, і лише в минулому столітті зусилля вчених призвели до порятунку від цих та багатьох інших, насамперед інфекційних, хвороб.

Однак боротьбу за здоров'я людей ще далеко не завершено, і, незважаючи на всі досягнення науково-технічного прогресу в галузі медицини, часто йде зі змінним успіхом. Одним із найперспективніших напрямків у цій сутичці вчені вважають вирощування органоїдів – мініатюрних утворень, подібних за біологічними характеристиками до того чи іншого реального органу людського тіла. Органоїди дозволяють моделювати функціонування цих органів, імітувати їх різні хвороби, шукати шляхи та методи лікування.

У переліку найбільш актуальних досліджень на сьогодні постійно є вивчення проблем головного мозку, над якими працюють багато медичних лабораторій світу. За Гіппократом, «…мозок – це орган пізнання та пристосування людини до середовища» – для цього він має бути здоровим. Захворювання головного мозку супроводжуються важкими, часто непередбачуваними та трагічними наслідками.

У 2008 році вченими було вирощено перші органоїди головного мозку людини, але проблема полягає в тому, що їх важко зберігати живими протягом тривалого часу. У нових дослідженнях, опублікованих у журналі Nature Neuroscience, учені Кембриджського університету (Великобританія) повідомили, що їм вдається підтримувати життєдіяльність таких органоїдів протягом 240 днів. Це стало реальним завдяки новій технології – фрагментації раніше кулястих клітинних структур у формі дисків, що дало можливість краще постачати їх киснем та поживними речовинами й довше, ніж зазвичай, залишати органоїди живими.

Увага кембриджських нейробіологів зосереджена на двох захворюваннях, від яких сьогодні немає ліків і які, у поєднанні одне з одним, стійкі до лікування: хвороби мотонейронів – бічного аміотрофічного склерозу (БАС) та лобово-скроневої деменції (ЛСД). Практика показує, що ці хвороби часто збігаються: приблизно у третини пацієнтів, які страждають на БАС, розвивається ЛСД, причому в більш ранньому віці (близько 40 - 45 років і навіть молодше), ніж хвороба Альцгеймера, і цей процес характеризується швидким прогресуванням. Мета вчених – розпізнати БАС/ЛСД на ранній стадії, задовго до появи зовнішніх ознак, та допомогти людині уникнути незворотних наслідків: швидкого погіршення пам'яті та когнітивних функцій, м'язової слабкості, паралічу та можливої ​​смерті.

Для експериментів використовуються органоїди головного мозку, отримані з клітин шкіри шляхом їх послідовних перетворень: клітини шкіри – стовбурові клітини – клітини головного мозку (нейрони).

Один із таких органоїдів був вирощений із генетичними мутаціями, характерними для БАС/ЛСД, і завдяки збільшенню терміну його життя до восьми місяців ученим вдалося простежити розвиток хвороби в часі. Виявилося, що патологічні зміни головного мозку можна побачити ще в їхньому зародку, коли клітини пошкоджуються від стресу та мутацій у ДНК. Своєчасне блокування цих процесів – один із багатообіцяючих, на думку вчених, напрямів у боротьбі з БАС. Дослідники також зазначили, що підтвердилася ефективність уже відомого препарату GSK2606414 у знятті стресу клітин та запобіганні їх загибелі.

"Головний мозок, напевно, наш найскладніший орган", - сказав в інтерв'ю The Daily Beast (американське новинне та аналітичне інтернет-видання) дослідник-нейробіолог з Кембриджу Андраш Лакатос (Andras Lakatos). «У нього найширший спектр різних типів клітин, які ще потрібно повністю вивчити». За словами Лакатоса, нові досягнення вчених вселяють надію на те, що «…з часом можна буде запобігти або уповільнити процес хвороби», і цей час обчислюватиметься не десятиліттями, як раніше, а настане протягом найближчих кількох років.

Pro et contra

Наукові дослідження та пошуки, що зовсім недавно здавались лише вигадкою письменників-фантастів або сценаристів, режисерів футуристичних фільмів, стали реальністю. У зв'язку з цим людство стикається з новими проблемами, які можуть здаватися безпосередньо не пов'язаними із завданнями вчених. Насамперед, це стосується експериментів під час вивчення та вирощування органоїдів головного мозку людини. Виникає природне питання: а чи можуть ці групи клітин стати розумними?

Ще в серпні 2019 року група нейробіологів на чолі з Алісон Муотрі (Alysson Muotri) з Каліфорнійського університету Сан-Дієго (США), що займається розробкою систем штучного інтелекту, у журналі «Cell Stem Cell» опублікувала статтю, де повідомлялося про органоїди, які випромінювали скоординовані хвилі електричної активності, що є однією з ознак наявності свідомості. Цей експеримент було припинено, оскільки вченим довелося зайнятися пошуком засобів і методів боротьби з новим викликом – пандемією COVID-19. Проте серед фахівців різних країн виникла серйозна дискусія про те, чи можна взагалі, з моральної точки зору, «конструювати» свідомість. Муотрі вважає, що для вивчення природи таких патологій, як шизофренія й аутизм, доведеться створювати розумні структури.

З іншого боку, досі немає суворого наукового визначення того, що таке свідомість і чи можна її виміряти. Також у США та Європі немає й правових норм, які забороняють конструювати розум.

За повідомленням Daily Mail, японські вчені з Кіотського університету опублікували статтю, де порушують питання етики під час експериментів з органоїдами головного мозку людини й можливої ​​трансплантації їх тваринам. Дослідники побоюються, що це може призвести, звісно, поки що в далекому майбутньому, до біологічного й морального олюднення тварини, і події, описані в романі П'єра Буля «Планета мавп» і показані в однойменному фільмі, можуть стати дійсністю. Доцент Цутому Саваї (Tsutomu Sawai) сказав: «Це все ще занадто футуристично, але це не позначає, що ми повинні чекати, щоб прийняти рішення про етичні принципи».

У середині 2020 року Національні академії наук, інженерії та медицини США (NASEM) розпочали проведення наукових досліджень щодо виявлення можливих етичних та юридичних проблем, пов'язаних з експериментами на органоїдах головного мозку людини.

Важкий шлях пізнання

Морально-етичні проблеми хвилюють не лише вчених-медиків, а й юристів, філософів, письменників, режисерів і звичайних людей. Здавалося, що тільки старше покоління пам'ятає письменника-фантаста Олександра Бєляєва («Голова професора Доуеля»), тільки мистецтвознавці можуть розмірковувати про багатогранність офорту Франсіско Гойї «Сон розуму породжує чудовиськ», – але, на щастя, і молодих цікавить думка видатних представників людства, їх великі твори, висловлювання, дослідження…

З часів Рене Декарта, французького філософа Нового часу, дослідника й математика, багато дослідників дійшли висновку, що проблема свідомості набула етичного характеру. Але вирішувати найважчі медичні завдання, ставити цілі порятунку людства від смертельних хвороб учені будуть завжди. Залишається сподіватися, що балансу між великими науковими ідеями, відкриттями на благо людей і мораллю, гуманними відносинами в процесі досліджень буде дотримано.