Absolventul de Cluj care studiază creierul uman la Stanford: ”creierul uman rămâne ultima frontieră”
Educaţie by Actual de Cluj - aug. 06, 2025 0 193
Un absolvent de Cluj care a ajuns la prestigioasa universitate Stanford unde acum predă și studiază creierul uman, Sergiu Pașca, vorbește pentru publicația universității despre ce înseamnă cercetările sale în intriganta lume a creierului uman.
Neurocercetătorul Sergiu Pașca de la Stanford este un pionier în tehnologia de recreare a țesutului cerebral uman și a circuitelor neuronale în laborator, oferind oamenilor de știință acces fără precedent la dezvoltarea creierului uman și deschizând noi posibilități pentru tratarea tulburărilor, de la boli psihiatrice la durere cronică. Pașca a vorbit pentru seria ”Cercetarea contează” publicată de echipa de media a prestigioasei universități americane. Următoarele sunt propriile cuvinte ale sale, editate și condensate pentru claritate.
Am întâlnit primul meu pacient cu autism când eram în al doilea an de facultate de medicină – un moment care mi-a schimbat profund cursul carierei. Tulburarea nu a fost doar devastatoare prin impactul său, ci și profund misterioasă. Din acel moment, misiunea mea a devenit să înțeleg biologia creierului uman și modul în care apar tulburările mentale complexe atunci când această biologie se defectează.
În timpul petrecut în secția de oncologie, am văzut cum tratamente care odinioară păreau imposibile încep să schimbe cursul vieții pacienților. În urmă cu aproximativ 20 de ani, terapiile care acum sunt considerate de rutină încă păreau mici miracole. Reflectând asupra acestei transformări, a devenit clar că o mare parte din progres era determinată de valorificarea puterii biologiei moleculare. Dar această revoluție în medicină nu se desfășura uniform – progresa direct proporțional cu cât de accesibil era țesutul bolnav. Domeniile în care organul afectat era accesibil, cum ar fi oncologia, hematologia și dermatologia, avansau rapid, în timp ce cele în care țesutul rămânea inaccesibil, cum ar fi psihiatria, nu.
Creierul uman rămâne ultima frontieră. Pentru afecțiuni precum autismul sau schizofrenia, provocarea nu constă doar în accesul la țesut, ci în accesul la țesut funcțional. Deși studiile post-mortem au oferit unele perspective – în special în cazul bolilor neurodegenerative precum Parkinson sau Alzheimer – acestea sunt insuficiente în ceea ce privește tulburările care își au rădăcinile în disfuncția circuitelor neuronale. Țesutul static, neviu, nu poate dezvălui modul în care celulele creierului interacționează în timp real sau modul în care întreruperile acestor interacțiuni dau naștere la simptome psihiatrice complexe. Pentru a valorifica pe deplin potențialul biologiei moleculare în psihiatrie, aveam nevoie de o modalitate de a studia creierul uman viu atât la nivel molecular, cât și la nivel celular.
În timp ce îmi terminam pregătirea clinică, un om de știință japonez a făcut o descoperire inovatoare, demonstrând că celulele pielii pot fi reprogramate în celule stem. Dintr-o dată, ideea de a obține neuroni vii de la pacienți într-un mod neinvaziv a devenit o posibilitate. Am putea, în principiu, să prelevăm celule ale pielii de la persoane cu autism, să le reprogramam în celule stem și apoi să le diferențiem în neuroni într-o placă de experiment. Acest lucru ne-ar oferi acces direct la neuronii umani – și, pentru prima dată, o modalitate de a investiga biologia acestor tulburări complexe la nivel celular.
Am venit la Stanford la scurt timp după aceea, atras de posibilitatea deschisă de această descoperire și am generat aici, în campus, unii dintre primii neuroni umani din ceea ce sunt acum cunoscute sub numele de celule stem pluripotente induse. De-a lungul timpului, laboratorul meu a dezvoltat metode din ce în ce mai avansate pentru producerea de neuroni umani, inclusiv culturi tridimensionale auto-organizate care seamănă cu domenii specifice ale sistemului nervos, cunoscute acum sub numele de organoizi neuronali.
Acum putem genera peste două treimi din tipurile de celule găsite în creierul uman în curs de dezvoltare. Dar în creier, funcția nu provine doar din părțile individuale – ea rezultă din modul în care aceste părți se unesc în circuite. Pentru a studia acest lucru, am introdus o nouă abordare numită asamblaje, în care generăm regiuni distincte ale creierului din celule stem și apoi le combinăm în ansambluri din două, trei sau chiar patru părți.
Am început prin modelarea interacțiunilor dintre neuronii excitatori și inhibitori ai cortexului cerebral pentru a explora ipoteze despre autism – în special, ideea că perturbările în migrarea și integrarea neuronilor GABAergici ar putea sta la baza dezechilibrelor circuitelor. Aceste asamblaje timpurii ne-au permis să observăm, pentru prima dată, migrarea acestor neuroni într-un context uman. De acolo, am extins abordarea pentru a reconstrui circuite cu rază lungă de acțiune, cum ar fi calea corticospinală – care conectează cortexul, măduva spinării și mușchiul – care permite acum studiul unor tulburări precum scleroza laterală amiotrofică și paralizia mediată de enterovirusuri. Apoi am asamblat căi și mai complexe, inclusiv cele care transportă informații senzoriale de la corp la creier, permițându-ne să începem să modelăm circuitele durerii umane.
În mod remarcabil, chiar și fără a înțelege pe deplin regulile de asamblare, neuronii din asamblaje se regăsesc unii pe alții în moduri semnificative – formând circuite funcționale care pot declanșa contracții musculare sau răspunsuri la stimuli nocivi. Această abordare ne oferă treptat acces fără precedent la procesele dinamice ale dezvoltării creierului uman.
A fost nevoie de aproape 15 ani de studiu al biologiei tulburărilor cerebrale folosind aceste modele pentru a ajunge la un punct în care potențialul terapeutic a devenit evident. Acum pregătim un studiu clinic pentru o formă genetică rară de autism numită sindromul Timothy. Acesta va fi primul studiu clinic pentru o tulburare psihiatrică dezvoltată exclusiv folosind modele cerebrale derivate din celule stem umane. Deși ultra-rară, această afecțiune poate servi ca un fel de Piatră Rosetta – oferind perspective asupra mecanismelor mai largi care stau la baza altor tulburări psihiatrice. Într-un sens mai larg, ilustrează modul în care putem începe să demitificăm afecțiunile mentale complexe prin deconstruirea biologiei lor în modele ale creierului uman construite în întregime în afara corpului.
Inițial, munca noastră s-a concentrat pe boli specifice, dar am ajuns să realizez că cheia constă în obținerea accesului la creierul uman – mai exact, în construirea de instrumente care ne permit să reconstruim circuitele neuronale funcționale. În loc să începem cu o tulburare, preferăm să recreăm un proces fundamental al funcției creierului și apoi să îl deconstruim sau să îl deconstruim invers pentru a vedea cum poate fi perturbat. Acest lucru, la rândul său, dezvăluie perspective asupra bolilor. De exemplu, dezvoltăm acum asamblaje care reconstituie circuitele relevante pentru boala Parkinson, oferindu-ne o modalitate de a studia modul în care acest sistem se descompune într-un model uman. Frumusețea acestor tehnologii constă în amploarea aplicațiilor lor – unele dintre ele pe care nu mi le-aș fi putut imagina niciodată.
În ultimii ani, a existat o presiune tot mai mare pentru a concentra cercetarea asupra proiectelor cu aplicații clinice imediate. Însă știința fundamentală, motivată de curiozitate, rămâne esențială. Cei 15 ani de muncă necesari pentru a dezvolta aceste modele cerebrale bazate pe celule stem până la punctul în care pot susține acum un studiu clinic reprezintă exact genul de efort pe termen lung care poate avea loc doar în mediul academic.
Ne aflăm într-un punct de inflexiune. Cu ajutorul noilor tehnologii care ne oferă acces la creierul uman, deblocăm o cascadă de posibilități – atât pentru descoperirile științifice fundamentale, cât și pentru transpunerea în practică clinică. Am instruit sau am ajutat la implementarea metodelor noastre în peste 350 de laboratoare din întreaga lume. Oamenii de știință vin aici pentru un curs captivant de o săptămână, în care îi ghidăm prin etapele critice, iar ei se întorc acasă echipați pentru a implementa tehnicile și a-i instrui în mod deschis pe alții, ajutând domeniul să crească exponențial.
Cred că acesta este motivul pentru care Universitatea Stanford este cu adevărat excepțională. Întrebările pe care ni le punem aici sunt îndrăznețe și de anvergură, iar tehnologiile pe care le dezvoltăm sunt transformatoare. Ceea ce permite acest lucru este proximitatea și integrarea unică a disciplinelor – Quadrul Ingineriei, Facultatea de Medicină și științele fundamentale sunt toate la doar câțiva pași distanță. Centrul My Brain Organogenesis de la Stanford este conceput pentru a cataliza chiar această convergență. De exemplu, reunim optogenetica dezvoltată de Karl Deisseroth, bioelectronica flexibilă de la Zhenan Bao, biomaterialele proiectate de Sarah Heilshorn și perspectivele etice ale juristului Hank Greely.
Cred că acest tip de colaborare reflectă un nou mod de a face știință în secolul XXI – la interfața disciplinelor și cu un angajament față de deschidere și partajare, astfel încât alții să poată construi și extinde ceea ce creăm împreună.
Sergiu Pașca e profesor de psihiatrie și științe comportamentale la Universitatea Stanford din California, şi unul dintre cel mai bine cotaţi cercetători din lume în neuroştiinţe.
Pașca urmărește să înțeleagă legile fundamentale care guvernează dezvoltarea și funcționarea creierului uman și identificarea mecanismelor moleculare care duc la boli neuropsihice, precum autismul și schizofrenia. Laboratorul său de la Universitatea Stanford a dezvoltat o serie de metode care permit crearea, din celule stem, de țesut tridimensional nervos funcțional uman și lucrează în continuare la noi descoperiri în neuroștiințele fundamentale și clinice.
Citește și:
