Ljudski organoid mozga u glavi štakora

U laboratorijima se već godinama uzgajaju cerebralni organoidi, nakupine ljudskih neurona koje izgledaju dovoljno „moždano“ da naslovnice same od sebe počnu smišljati spektakularne najave o frankensteinskom„razvijanju svijesti u epruveti“. No, pravi problem tih organoida je sasvim prizeman i prozaičan: bez krvnih žila i bez stvarnih neuralnih ulaza i izlaza, laboratorijskimoždani organoidi su poput sjajnog glazbenika zatvorenog u zvučno izoliranu sobu.

Presađivanje ljudskog moždanog tkiva u mozak štakora po prvi put daje tim „organoidnim glazbenicima“ nešto nalik koncertnoj dvorani: perfuziju, okoliš živog mozga i mogućnost da se uključe u mrežu koja kontrolira ponašanje.

Napajanje za plugin

Moždani organoid u Petrijevoj zdjelici je kao „plugin“, dodatak koji je instaliran, ali nema dovoljno snažno napajanje ni pristup internetu. Sve je tu: neuronski potencijal, sinapse, spontana aktivnost, poneki uzorci tkivnog razvoja koji podsjećaju na rani korteks… ali kad dođe do ključnih stvari – sazrijevanja, stabilnih mreža, složenih petlji – organoid naglo naleti na (stakleni) zid. Ne zato što „ne zna“, nego zato što mu nedostaje potrebna infrastruktura.

Zato je transplantacija (točnije – implantacija) ljudskog cerebralnog organoida u mozak novorođenog štakora toliko znanstveno „sočna“. Ne radi se o jeftinoj provokaciji nego o pokušaju da se model izvuče iz staklenke i pusti da diše.

Točno je da se priča u tom trenutku počinje opasno približavati pop-kulturi – od Black Mirrora do epizoda X-Filesa u kojima nije uvijek najpametnija ideja dirati stvari koje pulsiraju u mraku. Ali u ovoj epizodi, bar zasad, nepostoje tajna društva ni zlokobni suludi znanstvenici. Postoje mikroskopi, Petrijeve zdjelice, elektrofiziologija i vrlo ozbiljan problem translacije: kako iz laboratorijskog modela moždanog korteksa doći do razumijevanja etiologije i patofiziologije neuroloških bolesti.

Organoidi na „beskrvnoj dijeti“

Cerebralni organoidi su trodimenzionalne tkivne strukture uzgojene iz ljudskih matičnih stanica. U pravilu oponašaju neke aspekte razvoja živčanog tkiva: proliferaciju, migraciju, slojevitost, pojavu različitih tipova neurona i glija. Ovako definiran, cerebralni organoid zvuči kao umanjena kopija mozga, ali termin „mini-mozak“ je u najboljem slučaju marketinška metafora, a u najgorem poziv na nerazumijevanje koje vodi u kontroverze.

Najveći limit organoida uzgojenog u laboratoriju,in vitro, je – fiziologija. Bez krvnih žila nema prave perfuzije: kisik i hranjive tvari u tom slučaju ulaze u organoid difuzijom, no samo do određene dubine, pa središte organoida može postati hipoksično, nekrotično ili razvojno „zaglavljeno“ u nedozreloj fazi.

Drugi limit je funkcionalna zakinutost: organoid „na staklu“ nema prirodni senzorni input, nema motorički output, nema ulogu u mrežama koje stvarno rade nešto u životinji. Slikovito rečeno, organoid je kao malen komorni orkestar bez dirigenta i bez publike koji u prostoriji bez akustike i ventilacije pokušava odsvirati grandiozno instrumentalno djelo namijenjeno kompletnom simfonijskom orkestru.

Implantacija laboratorijski uzgojenog organoida u mozak glodavca mijenja igru na dva načina. Prvo, graft dobiva vaskularizaciju i metaboličku podršku. Drugo, dobiva priliku da se poveže s postojećim neuralnim krugovima domaćina. To ne znači da organoid postaje „mozak“, nego da postaje bolji model – manje laboratorijska skica, a više funkcionalni biološki sklop.

Kad se ljudski neuroni „prikopčaju“ štakoru

U radovima koji su posljednjih godina postavili temelje ovog pristupa, ljudski cerebralni organoidi presađeni su u somatosenzorni korteks novorođenih (imunodeficijentnih) štakora. Izbor novorođenčke dobi nije slučajan: mozak je u tada u izgradnju, u razvoju, plastičniji i otvoreniji za usadak (graft) i integraciju novog tkiva. Odrasli korteks više nije gradilište, nego formiran sustav s definiranom infrastrukturom, prostornom organizacijom i „prometnim pravilima“, pa zreli mozgovi više nisu skloni „divljoj gradnji“ i dodatnim urbanističkim zahvatima.

Nakon implantacije grafta u štakorski mozak, vidljive su strukturalne promjene: usađeni organoid može rasti i povećati se, dobiti krvnu opskrbu i pokazati znakove zrelijeg razvoja nego u laboratorijskoj Petrijevoj zdjelici. No, ono što najviše zanima neuroznanstvenike jest – povezuje li se usadak i funkcionalno. To se ne dokazuje dojmom pod mikroskopom, nego elektrofiziologijom, snimanjem aktivnosti, mapiranjem sinapsi i testiranjem odgovora na podražaje.

U somatosenzornom korteksu štakora, „vanjski svijet“ često počinje na brkovima: vibrise (mehanoreceptorske osjetne dlake na njušci) su glavni senzorski alat, a kortikalni „barrel“ sustav je jedna od najbolje mapiranih funkcionalnih arhitektura u neuroznanosti. Ako se graft uključi u tu mrežu, aktivnost organoida postaje funkcionalno vezana uz senzorne inpute domaćina. To je ključna razlika između tkiva koje pasivno živi u tuđem organizmu i tkiva koje u njemu aktivno funkcionira i sudjeluje.

„Organoid u Petrijevoj zdjelici je instalirani plugin bez napajanja – implantacija mu prvi put daje struju i mrežu.“

I tu dolazimo do onog dijela priče koji mediji vole s oduševljenjem (a i znanstvenici ga vole, ali s racionalnim oprezom): može li aktivacija neurona u graftu utjecati na ponašanje životinje?

U nekim eksperimentalnim paradigmama koristi se optogenetika: neuroni u organoidu se „opreme“ svjetlosno osjetljivim kanalima, pa se plavim svjetlom može selektivno pobuditi određena populacija stanica. Ako je životinja trenirana da poveže određeni signal s nagradom, stimulacija grafta može postati dio tog kruga. To nije demonstracija „pametnijeg štakora“, nego demonstracija da graft može biti funkcionalni element u mreži koja usmjerava ponašanje.U prijevodu: organoid prestaje biti dekoracija i postaje komponenta.

Ovo nije „štakor-Einstein“ – i to je dobra vijest

Kad se kaže „ljudske stanice u mozgu životinje“, mašta nas odmah odvlači u smjeru jedne dvije krajnosti: ili je to nepogrešivo pouzdan scenarij za horor ili je pogled u budućnost u kojoj će štakori pisati recenzije s otvaranja likovnih galerija i raspravljati o tome je li zvuk „King Crimsona“ bio bolji s Gregom Lakeom ili bez njega.

Ipak, neće biti ništa od navedenog.Neuralni organoidi nisu cjeloviti organi, pa čak ni reprodukcija kompletnog moždanog tkiva: oni su samo tkivni fragmenti i nemaju cjelovitu anatomiju, nemaju organizaciju i skalabilnost cijelog mozga, nemaju sve tipove sinaptičkih veza, nemaju razvojnu povijest kakvu ima mozak koji u tijelu raste i razvija se s tijelom. Čak i kad sazriju i integriraju se više nego in vitro, organoidi su i dalje gostujuće, lokalne strukture koje se uklapaju u sustav domaćinskog organizma.

A to je dobra vijest jer vraća priču na ono što je stvarno važno: na znanstvenu vrijednost modela. Ne radi se o stvaranju „novog bića“, nego o stvaranju bolje platforme za razumijevanje ljudske neurobiologije.

Tri realne koristi

1) Model bolesti u živom organizmu, a ne u staklenki

Neurološke i psihijatrijske bolesti često nisu problem jedne molekule, nego uzajamne dinamike i međuodnosa unutar neuralnih mreža. U kulturi tkiva se može vidjeti ekspresija gena, rani razvoj neurona, promjene u sinaptogenezi – ali teško je uhvatiti kako se te promjene ponašaju kad su dio kruga koji stalno prima input i šalje output. Transplantirani organoid nudi „poligon“ u kojem se ljudske neuronske mreže razvijaju u živom okolišu.

Posebno zanimljiv smjer su organoidi izvedeni iz stanica pacijenata: umjesto generičkog modela, dobiva se tkivo s genetskim i razvojnim potpisom konkretne bolesti kod konkretne osobe. U takvom kontekstu, abnormalnosti koje in vitro izgledaju suptilno mogu postati jasnije kada ih se promatra in vivo, a terapijske intervencije dobivaju testni prostor koji je daleko bliži fiziologiji.

2) Most između laboratorija i klinike

Neurološki lijekovi su poslovično poznati po neuspješnosti u kasnim fazama kliničkih ispitivanja, nakon što su u teorijskim postavkama i tkivnim modelima imali obećavajuću budućnost. Jedan od ključnih razloga je taj što pretklinički modeli u pravilu ne preslikavaju realnu složenost ljudskog mozga. Organoid razvijen u Petrijevoj zdjelici jeste koristan, ali je ograničen. S druge strane, ni organoid u mozgu životinje još nije čovjek, ali je značajan korak prema modelu koji uključuje vaskularizaciju, glijalne interakcije, mrežnu dinamiku i razvoj pod utjecajem stvarnih podražaja.

Drugim riječima: ovo je pokušaj formiranja „srednje lige“ u natjecanju između jednostavne „drugoligaške“ laboratorijske kulture i kliničkog ispitivanja na ljudima (koje predstavlja „ligu prvaka“,u kojoj se međutim igra po strogim pravilima koja ne opraštaju pogreške).

„Ovo nije štakor–Einstein. Ovo je dokaz da ljudsko tkivo može postati funkcionalni element u tuđoj mreži – i baš zato je znanstveno važno.“

3) Rekonstitucijska medicina, ali bez magije

Presađivanje neuralnog organoidnog tkiva se istražuje i kao potencijalni pristup rekonstituciji, obnovi neuralne funkcije nakon ozljede ili degeneracije. To je oduvijek bio teren pun nagaznih mina: imunologija, integracija, sigurnost, rizik karcinogeneze, kontrola rasta i funkcije. No, ako se pokaže da je organoide moguće integrirati u mreže i osposobiti ih za sudjelovanje u procesiranju informacija, barem se otvara mogućnost da se jednog dana razgovara o transplantacijama koje nisu samo zamjena tkiva nego funkcionalna rehabilitacija.

Taj cilj jeste još prilično daleko, ali ipak nije čista fantastika; više je znanost koja se ne usuđuje obećavati brže nego što to može dokazati i ostvariti.

Etika: nema panike, ali nema ni spavanja

Kada se krene raspravljati u istraživačkoj etici, često se odaberu dvije loše strategije: moralna panika ili moralna amnezija. Prva uzvikuje da se „stvara svijest u epruveti“ i da je sljedeći korak razvoj vojske robotskih-štakora s ljudskom sviješću. Druga nonšalantno odmahuje rukom tvrdeći kako su sve to samo nakupine stanica bez smisla i svijesti i da nema potrebe za posebnim moralnim dvojbama.

Realnost je – kao i obično – negdje između. Etika ovdje nije znak „stop“, nego putokaz i prometni znak obaveznog smjera.Ključna pitanja su prilično konkretna:

– koliki je udio humanog neuralnog tkiva u životinji?

– u koje područje mozga se transplantira i s kojim funkcijama se potencijalno spaja?

– koja je vrsta domaćina – glodavac ili primat – i kako to mijenja procjenu rizika?

– postoje li znakovi promjena u ponašanju koji upućuju na patnju ili promjene relevantne za dobrobit životinje?

Zbog takvih pitanja već postoje okviri i smjernice – od nacionalnih akademija do stručnih društava – koje naglašavaju potrebu da postoji proporcionalan nadzor i da se kriteriji kontinuirano ažuriraju kako tehnologija napreduje i mijenja se. To je dobra vijest: novom i nepoznatom cestom ne kreće se „bez svjetala“, nego se pokušava voziti s uključenim dugačkim farovima.

I još jedna važna stvar: transplantacija organoida u štakora (ni u znanstvenim ni u laičkim poimanjima etike) nije isto što i transplantacija u primata. Ako se ikad krene ozbiljnije u tom smjeru, etička i regulatorna razina će morati biti posve drugačija. Srećom, i to je već prepoznato.

Zatvaranje kruga: korist – rizik – realnost

Priča o ljudskim organoidima u mozgu štakora zvuči kao da je ispala iz neke scene iz „Jurassic Parka“: malo futurizma, malo nelagode i jako puno pitanja na koja još ne postoje jasni i nedvosmisleni odgovori. Ipak, osnovne postavke i konceptualna znanstvena jezgra su konkretno, ozbiljno i razumno utemeljene.

Jer, korist je jasna: daljnjim razvojem slijede bolji modeli ljudskog mozga, veća šansa da se razumiju razvojni poremećaji i bolesti neuronskih mreža, potencijalno pametniji i prirodniji put prema razvoju terapija koje danas često padaju na translacijskom ispitu zrelosti – prelasku iz laboratorijskih na ljudske modele.

Rizik je također jasan: što modeli postaju složeniji i bliži funkcionalnim neuralnim krugovima, to je važnije paziti na dobrobit životinja, na transparentnost, na granice vrste domaćina i na način kako se rezultati komuniciraju javnosti.

Realnost je da organoidi ipak nisu „mini-mozgovi“, niti su štakori postali ljudi, a istraživači se još uvijek bore s rješavanjem temeljnih problema: reproducibilnošću, standardizacijom i tumačenjem mrežnih fenomena. No, činjenica da ljudsko tkivo može dobiti krvotok, sazrijeti i uključiti se u živu mrežu neke druge životinjske vrste znači da je teorijski model preskočio vrlo značajan prag – izašao je iz ustakljenog laboratorijskog „zarobljeništva“ i ušao u živ, funkcionalan, organski sustav.

Ako postoji jedna korisna lekcija iz opće kulture, onda je to da tehnologije ne postaju opasne zato što su implicitno zle, nego zato što im dopustimo da se razviju nekontrolirano moćno prije nego što postanemo dovoljno oprezni. U ovom slučaju, oprez je već ugrađen u temelje cijele priče o „ljudskim mozgoidima“ – što je dobar znak da je riječ o ozbiljnoj znanosti, a ne o šlampavom istraživačkom folkloru.

_{Za štrebere i radoznale}

• Popular Mechanics — pregled teme (28. siječnja 2026.)
• O integraciji humanih cerebralnih organoida u mozak štakora (Nature, 2022.)
• Metodološki protokol transplantacije (Nature Protocols, 2024.)
• Smjernice i okviri za etička pitanja neuralnih organoida i kimera:
  
  National Academies (2021) – online čitanje (NAP)
  
  ISSCR Guidelines – službene preporuke
  
  Nuffield (2024) – PDF publikacija

^{Igor „Doc“ Bereckije pedijatar-intenzivist na Odjelu intenzivnog liječenja djece Klinike za pedijatriju KBC Osijek. Pobornik teorijske i praktične primjene medicine i znanosti temeljene na dokazima, opušta se upitno ne-stresnim aktivnostima: od pisanja znanstveno-popularnih tekstovau tiskanom i online-izdanju časopisâ BUG, crtkanja računalnih i old-schoolgrafika i dizajna, zbrinjavanja pasa i mačaka, fejsbučkog blogiranja o životnim neistinama i medicinskim istinama, sve do kuhanja upitno probavljivih craft-piva i sasvim probavljivih jela, te neprobavljivog sviranja bluesa.}