Stulbinantis eksperimentas laboratorijoje: mokslininkai po mirties atkūrė žmogaus akių veiklą

Neįtikėtina, bet šiek tiek pakeitus terpę, kurioje buvo audinys, net ir praėjus kelioms valandoms mokslininkams pavyko atkurti ląstelių gebėjimą komunikuoti tarpusavyje.

Šviesa dirginamos tinklainės net ir po žmogaus mirties skleidė specifinius elektrinius signalus, vadinamus B bangomis. Šios bangos aptinkamos ir gyvose tinklainėse. Jų buvimas rodo vykstančią komunikaciją tarp visų geltonosios dėmės ląstelių sluoksnių, o būtent šios ląstelės ir leidžia mums regėti.

Tai pirmas kartas, kai mirusio donoro akys taip sureagavo į šviesą. Kai kurie ekspertai jau išreiškė abejonių, ar tikrai centrinės nervų sistemos mirtis yra negrįžtama.

„Mums pavyko pažadinti fotoreceptorių ląsteles žmogaus geltonojoje dėmėje. Ši dėmė yra tinklainės dalis, atsakinga už centrinį regėjimą ir gebėjimą matyti smulkias detales bei spalvas. Akyse, praėjus ne daugiau nei penkioms valandoms po donoro mirties, šios ląstelės sureagavo į ryškią šviesą ir spalvotą šviesą, taip pat ir į labai silpnus šviesos blyksnius“, – teigia Jutos universiteto biomedicinos mokslininkė Fatima Abbas.

Po žmogaus mirties galima išsaugoti kai kuriuos organus ir juos persodinti. Tačiau, nutrūkus kraujotakai, visa centrinė nervų sistema reaguoti nustoja itin greitai, tad donavimo laikotarpis nebūna ilgas.

Tačiau ne visų tipų neuronai nustoja funkcionuoti vienodu greičiu. Priklausomai nuo vietos ir ląstelių tipo, įsijungia skirtingi išgyvenimo mechanizmai, tad smegenų mirties klausimas tampa daug sudėtingesnis.

Sužinoję, kaip tam tikri nervų sistemos audiniai susidoroja su deguonies netekimu, galėtume suprasti, kaip atkurti prarastas smegenų funkcijas.

Mokslininkai šioje srityje jau gali pasigirti šokia tokia sėkme. Tyrėjai iš Jeilio universiteto išgarsėjo 2018 m., kai jiems pavyko išlaikyti kiaulės smegenų gyvybingumą net 36 valandas po gyvulio mirties.

Praėjus keturioms valandoms po mirties, mokslininkams netgi pavyko sukelti nedidelę smegenų reakciją, nors ši ir nebuvo tokia tvarkinga ar visa apimanti, kad ją būtų galima išmatuoti elektroencefalograma (EEG).

Tokie įspūdingi pasiekimai užfiksuoti mokslininkams sustabdžius spartų žinduolių neuronų irimą, o tai pavyko panaudojus dirbtinį kraują, šildytuvus ir specialius siurblius deguonies bei maistinių medžiagų apytakai atstatyti.

Panašu, kad dabar panašų metodą galima pritaikyti ir pelėms bei žmogaus akims.

Atkūrę deguonies ir kai kurių maistinių medžiagų tiekimą organų donoro akyse, Jutos universiteto ir Scripps tyrimų instituto mokslininkai sugebėjo po mirties sukelti sinchroninį neuronų aktyvumą.

„Mums pavyko priversti tinklainės ląsteles komunikuoti tarpusavyje taip, kaip jos paprastai bendrauja gyvoje akyje, užtikrindamos mūsų regėjimą. Anksčiau tyrėjams pavyko donorų akyse atkurti itin ribotą elektrinį aktyvumą, tačiau to niekada nepavyko padaryti geltonojoje dėmėje. Ir tuo labiau ne tokia apimtimi, kaip pavyko šį kartą“, – sako Jutos universitete dirbantis regos tyrinėtojas Fransas Vinbergas.

Iš pradžių eksperimentų metu tinklainės ląstelės į šviesą reaguodavo iki penkių valandų po mirties. Tačiau itin svarbūs tarpląsteliniai B bangų signalai greitai nutrūkdavo, greičiausia, dėl deguonies trūkumo.

Net ir tuomet, kai tinklainės audinys buvo kruopščiai apsaugotas nuo deguonies trūkumo, mokslininkams nepavyko visiškai atkurti stiprių B bangų.

Žinoma, laikinas tinklainės ląstelių atgaivinimas nereiškia, kad donoro akies obuoliai galėjo iš tiesų regėti, nes visaverčiam regos pojūčio ir suvokimo atkūrimui reikalingi aukštesni regos centrai smegenyse.

Remiantis dalimi apibrėžimų, smegenų mirtis įvyksta tuomet, kai išnyksta sinchroninis neuronų aktyvumas. Vadovaujantis tokiu apibrėžimu, šiame tyrime tirtos žmogaus tinklainės dar nebuvo visiškai mirusios.

„Tinklainė yra centrinės nervų sistemos dalis, tad šiame tyrime atstatyta B banga kelia klausimą, ar smegenų mirtis pagal šiuo metu taikomą apibrėžimą yra tikrai negrįžtama“, – rašo tyrimo autoriai.

Pavykęs bandymas specializuotas neuronų ląsteles – fotoreceptorius – atstatyti bent tam tikra apimtimi suteiktų vilties, kad ateityje transplantacijos gali padėti atkurti regą sergantiesiems akių ligomis.

Tačiau tai – dar tolima ateitis. Persodintos donoro tinklainės ląstelės ir audinio lopai turi sklandžiai įsilieti į recipiento tinklainės grandines, o tai yra didžiulis iššūkis, su kuriuo mokslas jau kurį laiką bando susidoroti.

Iki tol teks verstis su donorų akimis ir gyvūnų modeliais, o B bangų tyrimas galėtų padėti nustatyti, ar persodintas tinklainės audinys yra gyvybingas.

„Dabar mokslas gali tyrinėti žmogaus regą taip, kaip tai nėra įmanoma su laboratoriniais gyvūnais, – pažymi F. Vinbergas. – Tikimės, kad tokie daug vilčių keliantys tyrimai ir atsiveriančios naujos galimybės motyvuos organų donorų draugijas, donorus bei akies ragenos donorystės bankus“.

Tyrimas paskelbtas žurnale „Nature“.

Šaltiniai:

• https://www.nature.com/articles/s41586-022-04709-x
• https://www.sciencealert.com/scientists-have-seen-a-twinkle-of-life-in-human-donor-eyes-after-death