Nel 2008, la ricerca sulla comprensione del cervello umano ha fatto un passo avanti straordinario. Secondo la rivista di biologia delle cellule staminali Cell Stem Cell, i ricercatori hanno trovato le condizioni giuste per indurre le cellule staminali umane a diventare un cervello in miniatura cresciuto in laboratorio. Questi "organoidi" cerebrali sono minuscoli, misurano circa 4 millimetri di diametro e contengono da 2 a 3 milioni di cellule specifiche per una regione cerebrale, secondo Nature. A titolo di confronto, si stima che un cervello umano adulto contenga 86 miliardi di neuroni, con molti tipi di cellule collegate in modo complesso tra più regioni cerebrali.
Sebbene siano stati sviluppati organoidi per l'intestino, il polmone, il cuore, il fegato e molti altri organi, l'organoide cerebrale miniaturizzato coltivato in laboratorio è stato forse quello di maggior impatto per la ricerca biomedica. Gli organoidi cerebrali umani sono molto meno complessi dei cervelli umani, ma hanno accelerato notevolmente le scoperte sulla schizofrenia, i disturbi dello spettro autistico, il morbo di Alzheimer, i tumori cerebrali e il modo in cui il cervello viene colpito dal virus COVID-19 o Zika. Queste condizioni non colpiscono i topi di laboratorio, ma possono avere effetti devastanti sull'uomo.
Poiché gli organoidi possono essere generati da cellule cutanee adulte (dopo averle indotte a diventare cellule staminali), è possibile testare potenziali terapie su una versione in miniatura del tessuto del paziente stesso. Il potenziale è enorme anche per le future scoperte biomediche, ma solleva alcune interessanti domande e preoccupazioni etiche.
I cervelli cresciuti in laboratorio possono diventare coscienti?
Gli organoidi cerebrali sono piccoli perché mancano le cellule che formano i vasi sanguigni; tuttavia, i ricercatori stanno sviluppando metodi per rendere più complessi i cervelli coltivati in laboratorio. Gli organoidi cerebrali possono essere generati per diverse parti del cervello - come il prosencefalo, il cervelletto e la corteccia cerebrale - e poi mescolati insieme per formare una struttura più complessa. Gli organoidi cerebrali umani sono stati trapiantati in topi adulti, dove hanno stabilito connessioni neurali con le cellule cerebrali dei roditori e hanno acquisito vasi sanguigni, come riporta Nature Biotechnical.
Cell Stem Cell descrive anche come gli organoidi cerebrali umani abbiano prodotto onde coordinate di attività neurale (schemi EEG), simili a quelle che si osservano nei neonati umani pretermine. Le onde sono continuate per mesi prima che il gruppo di ricerca interrompesse l'esperimento. Questo tipo di attività elettrica coordinata a livello cerebrale è una delle proprietà di un cervello cosciente. Questi risultati hanno reso urgenti le discussioni su come regolare eticamente la ricerca sugli organoidi, in particolare sugli organoidi cerebrali.
I cervelli cresciuti in laboratorio possono diventare coscienti? La definizione di coscienza varia, anche tra gli scienziati e gli esperti di etica che discutono della questione. In generale, significa essere consapevoli di ciò che ci circonda. Una semplice misura della coscienza è la capacità di provare dolore. Il cervello non ha recettori del dolore, ma le membrane che lo circondano hanno recettori del dolore. Quando gli organoidi cerebrali diventano più complessi, è possibile che queste membrane si sviluppino e permettano a un organoide cerebrale di sentire il dolore.
Il rilevamento della luce è un altro modo per essere consapevoli dell'ambiente circostante. Nel 2017, secondo Nature, gli scienziati hanno creato degli organoidi cerebrali contenenti cellule fotorecettrici che rispondevano alla luce. Tuttavia, è improbabile che questi organoidi potessero elaborare le informazioni visive, poiché mancavano delle strutture anatomiche necessarie per creare complessi schemi EEG.
La maggior parte dei neurobiologi non crede che gli organoidi cerebrali attualmente disponibili siano coscienti. Dopo un'ampia discussione, le Accademie Nazionali delle Scienze, dell'Ingegneria e della Medicina hanno recentemente concluso che le norme esistenti che regolano la ricerca sulle cellule staminali sono attualmente adeguate per supervisionare la ricerca sugli organoidi cerebrali, secondo quanto riportato da Science. Sebbene la prospettiva di organoidi cerebrali coscienti sembri ancora lontana, il campo si sta muovendo rapidamente ed è necessario sviluppare normative specifiche.
Etica nella ricerca sugli animali
Se per coscienza si intende la capacità di provare dolore e percepire la luce, allora i moscerini della frutta, i topi da laboratorio e la maggior parte degli altri animali sono coscienti. Ciononostante, la ricerca sugli animali è consentita con ragionevoli restrizioni, perché le conoscenze acquisite hanno il potenziale di migliorare significativamente la vita umana. Gli istituti di ricerca e le agenzie di finanziamento hanno regole severe per la cura degli animali che i ricercatori devono seguire. Con alcune piccole modifiche, queste regole possono essere applicate anche alla ricerca sugli organoidi, come spiega la Cambridge University Press.
Le regole di base possono essere considerate le tre R: ridurre (reduce), perfezionare (refine) e sostituire (replace):
Ridurre il numero di organoidi cerebrali potenzialmente coscienti al minimo necessario per raggiungere gli obiettivi della ricerca.
Perfezionare le tecniche sperimentali per ridurre i possibili danni (ad esempio, somministrando anestetici o utilizzando preventivamente l'editing genico per ridurre la possibilità di dolore).
Sostituire gli organoidi cerebrali potenzialmente coscienti con organoidi non coscienti o altro materiale, se possibile, per raggiungere gli stessi obiettivi di ricerca.
Per gli organoidi, in particolare quelli cerebrali, il potenziale di miglioramento della condizione umana è così grande che abbandonare la ricerca a causa di una preoccupazione attualmente teorica potrebbe essere di per sé non etico. Tuttavia, vale la pena esplorare queste questioni e concordare le restrizioni e i regolamenti che dovrebbero essere adottati per affrontare le preoccupazioni etiche relative agli organoidi cerebrali.