”Man ma­tar, pyss­lar om, för­sö­ker för­stå vad de vill ha. Det är li­te som att ha ta­ma­gotchis.”

Od­la­de mi­ni­hjär­nor gör det änt­li­gen möj­ligt för ve­ten­ska­pen att stu­de­ra le­van­de, mänsk­lig hjärn­väv­nad. Men hur kan man va­ra sä­ker på att de in­te bör­jar tän­ka, kän­na, li­da?

Modern Psykologi - - INNEHÅLL - TEXT ANDERS NILSSON FO­TO ANNIKA AF KLERCKER

Små me­ter cell­klum­par, sto­ra, fly­ter någ­ra om­kring mil­li‍ i ro­sa av od­la­de nä­rings­lös­ning. mänsk­li­ga hjärn­cel‍ De be­står ler som på egen hand or­ga­ni‍ se­rat sig till le­van­de hjärn­väv‍ nad. Cel­ler­na klum­par ihop sig och för­ö­kar sig, kopp­lar upp sig mot varand­ra och bör­jar spon‍ tant skic­ka sig­na­ler ge­nom sy­nap­ser­na.

En bit mänsk­lig hjär­na, le­van­de och ak­tiv, fly­tan­de i en skål. Tan­ken är in­te helt be­hag­lig.

– Fast de tän­ker ju in­te, säger fors­ka­ren Anna Falk på Ka­ro­lins­ka in­sti­tu­tet. Cel­ler­na skic­kar sig­na­ler till varand­ra, men har ing­en in­for­ma­tion att be­ar­be­ta. Det är brus. Men de är ett väl­digt spän­nan­de forsk‍ nings­verk­tyg för oss. Jag tror att de kom­mer att hjäl­pa oss att för­stå myc­ket om hur hjär­nan fun­ge­rar.

Neu­ro­forsk­ning­en lig­ger så långt ef­ter and­ra om­rå­den, be­rät­tar hon. Det mesta om hjär­nan åter­står att ta re­da på – dels för att den är så kom­plex, dels för att det av na­tur­li­ga skäl sak­nats le­van­de mänsk­lig hjär­na att ex­pe­ri­men­te­ra med.

Det här änd­rar på det. Fors­ka­re slip­per att stän­digt ta om­vä­gen via gna­gar­hjär­nor för att för­stå den mänsk­li­ga hjär­nan.

– Djur­mo­del­ler­na är för oli­ka oss ibland, säger Anna Falk. Man kan re­dan bo­ta möss från alz­hei­mer, men det spe­lar ty­värr ing­en roll för de me­di‍ ci­ner­na fun­ge­rar in­te på män‍ nis­ka. Där­för är det en enorm för­del att kun­na gö­ra för­sök på mänsk­lig hjärn­väv­nad. OR­GANOI­DER, MER EX­AKT ce­re‍ bra­la or­ganoi­der, är vad de små klum­par­na he­ter i fors­kar‍ värl­den. Ut­an­för aka­de­min bru­kar de kort och gott kal­las mi­ni­hjär­nor. Anna Falk an‍ vän­der si­na or­ganoi­der för att fors­ka om hjär­nans ut­veck­ling och om de en­skil­da cel­ler­nas ut­veck­ling mog­na hjärn­cel­ler från stam­cel­ler med en viss till upp­gift. Rå­ma­te­ri­a­let i hen­nes mi­ni­hjär­nor är hud­cel­ler som bac­kas till­ba­ka till stam­cells‍ sta­di­et och se­dan leds in på spå­ret mot att bli hjärn­cel­ler – en tek­nik som be­lö­na­des med No­bel­pri­set 2012. – Vi gör or­ganoi­der av cel‍ ler som vi får från pa­ti­en­ter med oli­ka neu­ropsy­ki­a­tris­ka sjuk­do­mar och från fris­ka per­so­ner. Se­dan kan vi jäm­fö­ra dem och se om or­ganoi­der­na med an­lag för sjuk­dom av­vi­ker på nå­got sätt. Myc­ket ta­lar för att neu­ro‍ lo­gis­ka och psy­ki­a­tris­ka sjuk­do­mar grund­läggs myc­ket ti­digt i hjär­nans ut­veck­ling, även om sjuk­do­men in­te ger sig till kän­na för­rän fle­ra de­cen‍ ni­er se­na­re, be­rät­tar hon.

– Det kan rö­ra sig om små skill­na­der i så­dant som hur stam­cel­ler­na be­stäm­mer sig för vad de ska bli när de mog‍ nar, hur långa nerv­cel­ler­nas ut­skott blir el­ler hur ny­bil­da­de nerv­cel­ler vand­rar till rätt plats. Det är många labb i värl‍ den som har bör­jat an­vän­da or­ganoi­der för att för­stå grun‍ den till oli­ka sjuk­do­mar som schi­zo­fre­ni, au­tism, asper­ger, epi­lep­si, mikro­ce­fa­li, alz­hei‍ mer, parkinson, ALS …

Ett tredje an­vänd­nings‍ om­rå­de, vid si­dan av forsk‍ ning­en om den fris­ka hjär­nans ut­veck­ling och om or­sa­ker till oli­ka sjuk­do­mar, är som test‍ mo­dell för nya be­hand­ling­ar. Stränga sä­ker­hets­krav ska va­ra upp­fyll­da in­nan en ny sub­stans kan ges till män­ni­ska – men på mi­ni­hjär­nor­na går det att tes­ta ti­digt och få en upp­fatt­ning om hur lä­ke­med­let tas emot i mänsk­lig väv­nad.

Där­e­mot kom­mer or­ganoi‍ der knap­past att an­vän­das för trans­plan­ta­tion, me­nar Anna Falk.

– Nej, det blir ba­ra kons­tigt. Säg att du fått parkinson och en mas­sa av di­na do­pa­min‍ pro­du­ce­ran­de cel­ler i hjär­nan dör. Då vill du ju in­te stop­pa in en li­ten mo­dell av hjär­nan, du vill spruta in just den cell­ty‍ pen. De od­las bäst i kon­ven­tio‍ nel­la cell­od­ling­ar.

Van­li­ga cell­od­ling­ar, en tunn film av cel­ler på en plast­ski­va, kom­mer fort­sät­ta att ha stor be­ty­del­se, me­nar Anna Falk.

– Två­di­men­sio­nel­la mo­del‍ ler är myc­ket lät­ta­re, och ger än så länge myc­ket säk­ra­re re­sul‍ tat. Men or­ganoi­der­na är mer li­ka verk­lig­he­ten – vi är ju tre­di­men­sio‍ nel­la. I ett två‍ di­men­sio­nellt sy­stem blir vis­sa sa­ker helt fel – alz­hei­mer‍

plack ac­ku­mu­le­ras in­te i det tun­na skik­tet av cel­ler, ut­an sköljs bort av nä­rings‍ lös­ning­en.

FORSK­NING­EN MED CE­RE­BRA­LA or‍ ganoi­der star­ta­de på all­var 2011 då Ma­de­li­ne Lan­cas­ter, en ung brit­tis­ka som till­fäl­ligt fors­ka‍ de i Wi­en, lyc­ka­des fram­stäl­la de förs­ta ex­em­pla­ren. Re­sul‍ ta­ten pub­li­ce­ra­des 2013 och en rad labb runt om i värl­den slog snabbt in på sam­ma väg.

– Själ­va tan­ken var in­te så över­ras­kan­de, säger Anna Falk. Det ha­de ska­pats lik­nan­de tre­di­men­sio­nel­la mo­del­ler för fle­ra and­ra or­gan, bland an­nat tar­mar, åren före. Men det är ett svårt hant­verk och Lan­cas­ter lyc­ka­des klu­ra ut hur man skul­le få det att fun­ka med hjärn­cel­ler.

Det ele­gan­ta med or­ganoi­der är att cel­ler­na skö­ter byg­get av mi­ni­hjär­nan på egen hand – och att de gör det bra. Re­sul­ta‍ tet blir likt rik­tig väv­nad. Anna Falks od­la­de hjärn­bark har till och med små hjärn­få­ror.

I stäl­let för att sty­ra cel‍ ler­nas ut­veck­ling ge­nom att ge dem nå­got att fäs­ta på lå­ter forskarna dem fly­ta fritt i nä­rings­lös­ning­en. När de in­te störs av nå­got ut­i­från föl­jer de in­struk­tio­ner­na i si­na ge­ner och ska­par kom­plex väv­nad – på sam­ma sätt som stam­cel‍ ler­na i ett em­bryo kan byg­ga en hel hjär­na. Fors­kar­nas bi­drag blir att ska­pa rätt för­ut­sätt‍ ning­ar runt den lil­la cell­klum‍ pen – vil­ket är nog så svårt.

När jag är på be­sök i Falks labb va­ri­e­rar or­ganoi­der­na från sand­korns­stor­lek upp till fy­ra mil­li­me­ter i di­a­me­ter. De älds­ta och störs­ta är runt fy­ra må­na­der gam­la.

– Men det är ba­ra de­ras yt­li‍ ga cel­la­ger som le­ver. Du ser att de är li­te mör­ka i mit­ten? Det som hän­der när or­ganoi­der­na väx­er är att de­ras in­re cel­ler dör av sy­re‍ och nä­rings­brist. En rik­tig hjär­na har ju blod­kärl som skö­ter så­dant.

är det

AVSAKNADEN AV BLOD­KÄRL ena sto­ra hind­ret för stör­re och mer kom­plexa or­ganoi­der. Det and­ra är svå­rig­he­ten att ska­pa or­ganoi­der som ef­ter­lik‍ nar fle­ra de­lar av hjär­nan, till ex­em­pel bå­de hjärn­bark och mel­lan­hjär­na. När den rik‍ ti­ga hjär­nan ska­pas an­vän­der stam­cel­ler­na ett slags ke­miskt ko­or­di­nat­sy­stem för att byg­ga var­je del av hjär­nan på rätt plats. Men des­sa ko­or­di­na­ter av va­ri­e­ran­de äm­nes­hal­ter är svå­ra att åter­ska­pa i en od­lings­skål.

– Som fors­ka­re tving­as jag väl­ja: Vil­ken del av hjär­nan vill jag här­ma? Och så ger jag de kon­cent­ra­tio­ner­na till mi­na or­ganoi­der. Jag kan gö­ra cor­tex el­ler mel­lan­hjär­na el­ler nå­got an­nat – men in­te fle­ra i sam­ma or­ganoid.

En rad fors­kar­grup­per ar­be‍ tar dock med att lö­sa pro­b­le‍ met, och fram­steg har bör­jat rap­por­te­ras. En väg att gå är att od­la fram oli­ka de­lar i se­pa­ra­ta skå­lar och se­dan slå ihop dem. Det har fle­ra grup­per lyc­kats med i år. De har in­te ba­ra sett klum­par­na smäl­ta sam­man, ut­an även att nerv­cel­ler från den ena de­len vand­rat till den and­ra –som i en rik­tig hjär­na.

Även pro­ble­met med sy­re‍ och nä­rings­för­sörj­ning job­bas det på. Pi­on­jä­ren Ma­de­li­ne Lan­cas­ter, som nu­me­ra fors­kar i Cam­bridge, skri­ver i ett mejl att hon har gott hopp.

– Det är ett myc­ket stort hin­der, men ett som jag hop­pas att vi kom­mer att tack­la med ge­men­sam­ma an­sträng­ning­ar från många grup­per.

Lan­cas­ter är för­vå­nad över hur myc­ket som hänt se­dan hon pub­li­ce­ra­de si­na förs­ta re­sul­tat för fy­ra år se­dan.

– En rad and­ra grup­per har re­dan gjort fle­ra för­bätt­ring­ar av me­to­den samt en del rik­tigt spän­nan­de upp­täck­ter. Ett ex‍ em­pel är Pa­o­la Ar­lot­tas grupp vid Har­vard, som ny­li­gen vi­sa­de att nå­got som ser ut som rik­ti­ga neu­ra­la nät­verk kan bil‍ das i or­ganoi­der, skri­ver hon.

En tredje vik­tig frå­ga för fram­ti­den är att hö­ja kva­li­te‍

En fung­er‍ an­de hjär­na se­pa­re­rad från sin kropp är en åter­kom‍ man­de fi­gur i fik­tion”

” Man pyss­lar om, för­sö­ker för­stå vad de vill ha. De kan va­ra rätt tju­ri­ga och kin­ki­ga”

ten, den där re­pro­du­cer­bar­he‍ ten som fors­ka­re all­tid be­to­nar.

– Det är all­de­les för myc­ket va­ri­a­tion än så länge, säger Anna Falk. Or­ganoi­der från sam­ma per­son kan bli väl­digt oli­ka. Det gör att vi in­te kan dra så sto­ra slut­sat­ser än av skill­na­den mel­lan or­ganoi­der från sju­ka och fris­ka – de kan ju be­ro på slum­pen. Men så är det med all forsk­ning – det blir barn­sjuk­do­mar när ett nytt fält eta­ble­ras. Med ti­den kom­mer vi att lä­ra oss hur al­la de­tal­jer ska va­ra för att det ska bli rätt. Det har re­dan hänt myc­ket.

mänsk‍

ATT KON­CEP­TET OD­LAD lig hjär­na bå­de fa­sci­ne­rar och skräm­mer märks i den me­di­a­la rap­por­te­ring­en om ce­re­bra­la or­ganoi­der. Den ame­ri­kans­ka tid­skrif­ten Wi­reds ru­brik i ver‍ sa­ler från ti­di­ga­re i år kan tjä­na som ex­em­pel: ”SCIENTISTS BREW UP THE CREEPIEST BATCHES OF BRAIN BALLS

YET.” Re­ak­tio­ner­na är knap‍ past för­vå­nan­de – idén om en fun­ge­ran­de hjär­na se­pa­re­rad från sin kropp är åter­kom‍ man­de i fik­tion och fi­lo­so­fi. Den väcker frå­gor om re­la­tio‍ nen mel­lan kropp och själ, om hur vi de­fi­ni­e­rar mänsk­ligt liv och om vil­ka grän­ser vi ska sät­ta för vårt kun­skaps­sö‍ kan­de. Det är lätt att as­so­ci­e­ra till skön­lit­te­ra‍tu­rens iso­le­ra­de le­van­de hjär­nor i glas­bur­kar, som Yp­si­lon i P.C. Jer­silds En

le­van­de själ el­ler den do­mi­nan‍ ta uni­ver­si­tets­lä­ra­ren i Ro­ald Dahls Wil­li­am och Ma­ry – han som und­kom­mer sin död‍ liga sjuk­dom ge­nom att le­va vi­da­re som am­pu­te­rad hjär­na, men som från sin glasskål får upp­le­va hur makt­ba­lan­sen i äk­ten­ska­pet kas­tas om.

Det räc­ker med att kas­ta ett öga på or­ganoi­der­na i Anna Falks labb för att kän­na sig sä­ker på att des­sa små cell‍ klum­par in­te upp­le­ver nå­got. Men med den ut­veck­ling som forskarna hop­pas på – mot mer kom­plexa mi­ni­hjär­nor som har stör­re lik­het med rik­ti­ga hjär­nor och som tack va­re nå­got blod­kärls­lik­nan­de kan växa sig rik­tigt sto­ra – hur länge kan vi va­ra säk­ra på att in­te nå­gon form av tanke­pro‍ ces­ser bör­jar gro i den od­la­de hjärn­sub­stan­sen? Kom­mer fram­ti­dens or­ganoi­der att ha kog­ni­ti­va funk­tio­ner? Kan de bör­ja dröm­ma i si­na skå­lar? El­ler få ång­est?

Christi­an Bal­ke­ni­us, pro­fes‍ sor i kog­ni­tions­ve­ten­skap vid Lunds uni­ver­si­tet, blir för­tjust av frå­gan.

– Det där är väl­digt in­tres‍ sant, och in­te helt lätt att sva­ra på. En vik­tig del­frå­ga är om det är hjärn­cel­ler­nas an­tal el­ler hur de är ihop­kopp­la­de som är grun­den till kog­ni­tion. Min upp­fatt­ning är klar: Det är fram­för allt struk­tu­ren. En in­sekt med en mil­jon neu­ron kan ut­rät­ta väl­digt myc­ket med det lil­la den har, men skul­le du ta en bit mänsk­lig hjär­na med en mil­jon neu­ron så skul­le den knap­past gö­ra nå­got alls, för att den skul­le sak­na sin om­gi‍ van­de struk­tur. Att mi­ni­hjär‍ nor­na blir stör­re och in­ne­hål­ler fler nerv­cel­ler le­der allt­så i sig in­te till att kog­ni­tion upp­står.

Men även om de neu­ra­la struk­tu­rer­na är de rät­ta, om vi som tan­ke­ex­pe­ri­ment an­tar att or­ganoi­der­na i fram­ti­den kan bli per­fek­ta ko­pi­or av män­nis‍ ko­hjär­nor, så kan in­te kog­ni‍ ti­on el­ler med­ve­tan­de bör­ja gro i en hjär­na som in­te in­te­ra­ge­rar med om­värl­den, me­nar Chris‍ ti­an Bal­ke­ni­us.

– All kog­ni­tion krä­ver sen­so­rik, att hjär­nan får nå­gon form av sig­na­ler ut­i­från. Så länge man in­te ger or­ganoi­der‍ na någ­ra sin­nen så har de ing­en in­for­ma­tion att be­ar­be­ta.

Fast för en en­skild del av hjär­nan blir om­gi­van­de de­lar i nå­gon me­ning en om­värld, re­so­ne­rar han vi­da­re. Och även så­dant som att or­ganoi‍ der­na då och då får nä­ring bör nog räk­nas som en form av in­ter­ak­tion. Så kanske får man än­då an­se att mi­ni­hjär­nor­na trots allt har ett li­tet in­for­ma‍ ti­ons­in­flö­de – men knap­past till­räck­ligt för att väc­ka tan­ke‍ pro­ces­ser till liv.

Se­dan läg­ger han till att många fors­ka­re me­nar att in­te hel­ler in­put från om­värl­den är till­räck­ligt för att ska­pa kog­ni‍ ti­on, det krävs out­put ock­så – en möj­lig­het att på nå­got sätt kun­na age­ra och på­ver­ka.

– När bå­de sen­so­rik och mo‍ to­rik finns bil­das en loop mel‍ lan hjär­na och om­värld. Många kog­ni­tions­ve­ta­re tän­ker sig att det är den loo­pen som får kog­ni­tion att upp­stå.

När in­tel­lek­tet väl har vak­nat till liv kan det dock fort­sät­ta att ex­i­ste­ra även om loo­pen bryts, på­pe­kar Bal‍ ke­ni­us. Män­ni­skor med så kal­lat loc­ked-in- syndrom kan fort­sät­ta tän­ka och kän­na i de in­re värl­dar som de ska­pat. I det av­se­en­det är de fik­ti­va hjär­nor­na Yp­si­lon och Wil‍ li­am re­a­lis­tis­ka – de är ju in­te od­la­de ut­an har levt van­li­ga liv, men nu ham­nat i ett loc­ked in- lik­nan­de till­stånd. Vi kan så­le­des kän­na oss rätt säk­ra på att tan­kar el­ler käns‍ lor in­te oav­sikt­ligt bör­jar spi­ra i en od­lad, iso­le­rad hjär­na, oav­sett hur stor och kom­plex den är. Å and­ra si­dan: Den som har för av­sikt att väc­ka kog­ni­ti­va pro­ces­ser till liv i sin or­ganoid hit­tar grundre­cep­tet i Christi­an Bal­ke­ni­us för­k­la‍ ring: Ut­rus­ta mi­ni­hjär­nan med ka­na­ler för in­put och out­put, ska­pa den där loo­pen av sen­so‍ rik och mo­to­rik.

– I prin­cip skul­le man kun­na byg­ga upp nå­got som vi­sar nå­gon form av kog­ni­tion, säger han. Men den or­ganoid­forsk‍ ning som finns i dag är ju in­te i när­he­ten av det och har in­te hel­ler det må­let.

me­nar att

MEN ANNA FALK for­skar­värl­den och sam­häl­let i för­väg be­hö­ver fun­de­ra över vil­ken väg forsk­nings­fäl­tet kan ta och vil­ka kom­pli­ka­tio­ner det kan le­da till.

– Det känns väl­digt av­läg­set i dag, men nå­gon gång kom­mer nå­gon att vil­ja ta re­da på vad som hän­der när man kopp­lar ihop en hjärn­or­ganoid med en ögon­or­ganoid och en öro­nor‍ ganoid, säger hon. Forsk­ning­en kom­mer in­te att slu­ta va­ra ny­fi­ken – det är med la­gar vi mås­te dra grän­sen. Och det är ju in­te unikt för or­ganoi­der. Ta klo­ning – män­ni­skor klo­nas in­te, fast det är möj­ligt, för vi har kom­mit över­ens om att det ska va­ra för­bju­det.

Hon tar skå­len med or­ganoi‍ der från mik­ro­sko­pet och stäl‍ ler till­ba­ka den på övers­ta hyl‍ lan i vär­me­skå­pet. Så häng­er vi skydds­roc­kar­na på si­na kro­kar och läm­nar labb­skrub­ben.

Hon kom­mer in­te hit li­ka of­ta nu­me­ra, kon­sta­te­rar hon. I dag, som ledare för fors­kar‍ grup­pen, sit­ter Anna Falk mest vid da­torn. Men för någ­ra år se­dan var det hon som dag­li­gen sköt­te cel­ler­na, gul­la­de med dem och fick dem att tri­vas.

– Man ma­tar, pyss­lar om, för­sö­ker för­stå vad de vill ha. De kan va­ra rätt tju­ri­ga och kin­ki­ga. Det är li­te som att ha ta­ma­gotchis.

I Mo­dern Psy­ko­lo­gi 6–7/2017 skrev Anders Nilsson om do­pa­min.

HJÄR­NA I MINIATYR Or­ganoid i tio gång­ers för­sto­ring. Blått är cell­kär­nor, grönt neu­ra­la stam­cel­ler, li­la unga nerv­cel­ler och ro­sa mer mog­na nerv­cel­ler.

ODLARE I lab­bet på Ka­ro­lins­ka in­sti­tu­tet od­lar Anna Falk och hen­nes forskar­kol­le­ger

mi­ni­hjär­nor.

JÄMFÖRELSEMATERIAL Anna Falks team jäm­för or­ganoi­der av cel­ler från pa­ti­en­ter med oli­ka sjuk­do­mar och från fris­ka per­so­ner.

NOBELTEKNIK Upp­täck­ten att det går att om­vand­la spe­ci­a­li‍ ce­ra­de cel­ler till stam­cel­ler be­lö­na­des med

No­bel­pri­set 2012.

Newspapers in Swedish

Newspapers from Sweden

© PressReader. All rights reserved.