Sono state "riattivate" le cellule cerebrali di maiali morti. Ma cosa significa? / The brain cells of dead pigs have been "reactivated". But what does it mean?

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Siamo nella settimana di Pasqua, è vero, ma la notizia scientifica che ha fatto il giro del mondo nelle ultime ore non ha affatto a che fare con la resurrezione di esseri viventi. Nessuno scienziato, e men che meno Naturenella propria pubblicazione scientifica, ha parlato di riportare in vita un animale morto. Si è trattato, invece, del ripristino della circolazione cerebrale e di alcune funzioni a livello molecolare e cellulare nei cervelli espiantati di alcuni maiali destinati al macello.

Che cosa è stato fatto, esattamente
Gli scienziati dell’università di Yale (Connecticut, Stati Uniti) guidati dal neuroscienziato Nedan Sestan hanno condotto un esperimento su 32 cervelli di maiale. Quattro ore dopo l’uccisione, i cervelli sono stati trattati con uno strumento chiamato BrainEx, che ha pompato all’interno dei vasi sanguini cerebrali un sostituto artificiale del sangue detto B-Ex perfusate. Questa soluzione, che include sostanze protettive, sostanze stabilizzanti e agenti di contrasto, ha portato dopo sei ore alla ristabilizzazione di poche (ma significative) funzioni a livello cellulare e circolatorio, mantenendole attive per un giorno e mezzo circa.

L’effetto del trattamento, dunque, è stato il netto rallentamento dei processi di morte cellulare e di degradazione dei tessuti, a cui si è aggiunta la comparsa di alcune sinapsi, a testimonianza di come i singoli neuronifossero stati riattivati con successo. A rafforzare il risultato è l’evidenza che sono stati consumati ossigeno e glucosio, a dimostrazione che pure l’attività metabolica è stata ripristinata. Le due novità principali, come hanno spiegato i ricercatori stessi, sono l’esecuzione di tutto l’esperimento a temperatura ambiente (anziché in condizioni criogeniche) e l’utilizzo di un cervello animale di dimensioni molto grandi, peraltro con parecchie analogie con quello umano.

Il recupero dell’attività anche a distanza di ore dal blocco circolatorio, nonché il perdurare dell’attività per oltre un giorno, hanno sorpreso gli scienziati. Finora si credeva, infatti, che questa riattivazione – seppur molto parziale – fosse impossibile da ottenere.

A cosa serve questo risultato, nella pratica
Le applicazioni della scoperta sono molteplici, ma non includono il riportare in vita un animale morto. Un primo esempio di sviluppo è la possibilità di approfondire la conoscenza del cervello approfittando di un tempo più lungo per lo studio post mortem. A questo si aggiunge la possibilità di sperimentare su un cervello espiantato (ex vivo) nuovi trattamenti e farmaci, garantendo un banco di prova molto più realistico di quanto sia stato possibile finora. Infine, potrebbero essere messi a punto dei sistemi per contenere o attenuare i danni cerebrali dovuti a traumi, malattie o interventi chirurgici.

Va da sé che, come si ripete di continuo per molti campi della ricerca, non si tratta di applicazioni che vedremo da domattina, ma che da qui in avanti entreranno progressivamente nello standard dei centri di ricerca. Tra i campi di approfondimento più interessanti ci sono in particolare il morbo di Alzheimer, il Parkinson, gli ictus e i tumori cerebrali. L’idea è proprio quella di trasformare questi cervelli a disposizione dei ricercatori in laboratori (semi)viventi composti da cellule vive e flussi sanguigni analoghi a quelli di un cervello perfettamente funzionante.

Tra i prossimi obiettivi dello studio c’è anzitutto il prolungamento del tempodi mantenimento del cervello, a cui si associa la necessità di sostituire il sangue artificiale impiegato finora con un fluido più simile al vero sangue animale. Infine, la speranza di chi ha condotto lo studio è che con l’ottimizzazione del processo si possa ottenere una riattivazione ancora più ampia, che includa altre funzioni cerebrali.

Perché non si può dire che i maiali siano stati rianimati
Qualunque riferimento all’idea che i maiali siano stati riportati in vita, rianimati o resuscitati vorrebbe dire travisare il senso della ricerca. L’attività elettrica registrata, infatti, riguarda i singoli neuroni, che sono stati capaci di creare sinapsi e dunque inviare e ricevere segnali elettrici. Ciò che non è stata osservata, invece, è la riattivazione dell’attività elettrica globale. Con un paragone un po’ azzardato, si potrebbe dire che i singoli strumenti musicali dell’orchestra hanno ripreso a produrre note, ma non hanno coordinato i loro suoni in qualcosa di armonico e orecchiabile.

Detto altrimenti, l’elettroencefalogramma dei cervelli è sempre stato piatto. Non è possibile, dunque, che negli esperimenti finora condotti si sia attivato qualcosa che abbia a che fare con la percezione sensoriale, con la coscienza, con la memoria, con il dolore o con qualunque altra funzione di ordine superiore. Anche perché, siccome l’obiettivo dei ricercatori non era certo quello di resuscitare un cadavere, la corteccia cerebrale (sede delle funzioni mentali e cognitive complesse) è stata rimossa prima di iniziare la riattivazione del cervello. Quello che si è ottenuto è quindi di mantenere in vita singole cellule e tessuti, ma non l’organo nel suo complesso né tantomeno qualcosa che possa essere considerato un essere vivente.

Le piccole esagerazioni giornalistiche
Come era facile prevedere, in alcuni casi l’entusiasmo per il risultato della ricerca ha portato a un ingigantimento delle conclusioni, arrivando a qualche modesta stonatura. L’interesse per l’argomento da parte di molte testate è dovuto alla presenza nel team all’università di Yale di una ricercatrice italiana, Francesca Talpo dell’università di Pavia.

A generare per primo una certa ambiguità è stato il titolo dell’articolo divulgativo di spiegazione pubblicato dalla stessa Nature insieme al paper. La scelta di parlare fin dal titolo di “cervelli vivi”, infatti, seppur comprensibile ha dato adito a qualche fraintendimento.

“I maiali erano morti” è l’incipit del titolo de Il Sole 24 Ore, come se in un qualche momento successivo avessero smesso di esserlo. “Era morto da circa 4 ore, quando gli scienziati dell’università di Yale sono riusciti a riattivargli alcune funzioni del cervello”, scrive invece Il Giornale, confondendo le funzioni delle cellule che si trovano nel cervello con le funzioni del cervello inteso come organo. In generale, in moltissimi casi si è parlato di “riattivazione del cervello”, quando invece la riattivazione riguarda le singole cellule e non il cervello nel suo complesso. Un cervello “attivo” è un cervello che pensa ed è cosciente, a differenza di quelli dell’esperimento.

Storia ed etica
Naturalmente la notizia, che sull’ultimo numero di Nature ha meritato la copertina, porta con sé un gran numero di implicazioni legali e morali. Dal confine tra vita e morte, al perimetro etico entro cui contenere la sperimentazione animale, fino al limite in cui si potrà arrivare nel condurre esperimenti su cervelli umani, le questioni sono numerose e complesse. Non si tratta però di novità per la comunità scientifica, che da tempo si interroga su queste questioni. La notizia del fatto che questi studi in particolare fossero in corso, inoltre, era circolata già ad aprile dell’anno scorso, quando lo stesso Sestan aveva raccontato pubblicamente la tecnica sperimentale in occasione di un convegno specialistico.

Chiariamo, però, che per il momento siamo ancora lontani dalle applicazioni sugli esseri umani, quindi per ora le questioni etiche riguardano esclusivamente gli animali. Se nemmeno per i maiali è pensabile di riportare un esemplare in vita dopo la morte, nel caso delle persone a oggi non è nemmeno possibile replicare un esperimento come quello raccontato su Nature. Una delle chiavi del successo, infatti, è stato che il cervello dei maiali fosse in ottimo stato prima del decesso, e che luogo e ora della morte fossero stati stabiliti a tavolino in base ai tempi del macello, in modo da ottimizzare tutte le operazioni tecniche e logistiche. Va da sé che non è pensabile di replicare questa organizzazione nel caso di esseri umani. E nessuno scienziato serio sta pensando alla possibilità di eseguire un trapianto di cervello.

Ragionando a lungo termine, però, tutte le questioni citate meritano estrema attenzione, tanto da un punto di vista morale quanto normativo. Che succederebbe, ad esempio, se l’attività cerebrale del cervello ex vivo fosse riattivata anche a livello globale, ossia se l’elettroencefalogramma non fosse più piatto? Possiamo accettare, per scopi di ricerca, la riattivazione di funzioni superiori in cervelli appartenenti a corpi morti? Simili sperimentazioni potranno essere condotte su esseri umani? Il dibattito è quantomai aperto.

ENGLISH

We are in the week of Easter, it is true, but the scientific news that has been around the world in the last few hours has nothing to do with the resurrection of living beings. No scientist, let alone Natur in his scientific publication, spoke of bringing a dead animal back to life. Instead, it was the restoration of cerebral circulation and some functions at the molecular and cellular level in the explanted brains of some pigs destined for slaughter.

What exactly has been done

Scientists from Yale University (Connecticut, United States) led by neuroscientist Nedan Sestan conducted an experiment on 32 pig brains. Four hours after the killing, the brains were treated with an instrument called BrainEx, which pumped an artificial blood substitute called B-Ex perfusate into the cerebral blood vessels. This solution, which includes protective substances, stabilizing substances and contrast agents, led to the restoration of few (but significant) functions at the cellular and circulatory level after six hours, keeping them active for about a day and a half.

The effect of the treatment, therefore, was the marked slowing down of the processes of cell death and tissue degradation, to which was added the appearance of some synapses, reflecting how the individual neurons had been successfully reactivated. To reinforce the result is the evidence that oxygen and glucose were consumed, demonstrating that the metabolic activity was also restored. The two main novelties, as the researchers themselves explained, are the execution of the whole experiment at room temperature (instead of in cryogenic conditions) and the use of a very large animal brain, however with several analogies with the human one .

The recovery of the activity even hours after the circulatory block, as well as the continuing activity for over a day, surprised the scientists. Until now it was believed, in fact, that this reactivation - although very partial - was impossible to obtain.

What this result is for, in practice

The applications of the discovery are many, but do not include bringing a dead animal back to life. A first example of development is the possibility to deepen the knowledge of the brain taking advantage of a longer time for the post mortem study. Added to this is the possibility of experimenting with new explants and drugs on an explanted brain (ex vivo), guaranteeing a much more realistic test case than has been possible so far. Finally, systems could be developed to contain or mitigate brain damage due to trauma, disease or surgery.

It goes without saying that, as is repeated over and over again in many fields of research, these are not applications that we will see from tomorrow morning, but that will progressively enter into the standard of research centers from now on. The most interesting fields of study include Alzheimer's disease, Parkinson's disease, strokes and brain tumors. The idea is precisely to turn these brains available to researchers in (semi) living laboratories composed of living cells and blood flows similar to those of a perfectly functioning brain.

Among the next objectives of the study there is above all the extension of the timing of brain maintenance, which is associated with the need to replace the artificial blood used so far with a fluid more similar to the true animal blood. Finally, the hope of those who conducted the study is that with the optimization of the process an even wider reactivation can be obtained, which includes other brain functions.

Because it cannot be said that the pigs have been revived

Any reference to the idea that pigs have been brought back to life, revived or resurrected would mean misrepresenting the sense of research. The recorded electrical activity, in fact, concerns the single neurons, which have been able to create synapses and therefore send and receive electrical signals. What has not been observed, however, is the reactivation of global electricity activity. With a somewhat risky comparison, it could be said that the individual musical instruments of the orchestra have resumed producing notes, but have not coordinated their sounds in something harmonious and catchy.

In other words, the electroencephalogram of the brains has always been flat. It is not possible, therefore, that in the experiments conducted so far something has been activated that has to do with sensory perception, with consciousness, with memory, with pain or with any other higher order function. Also because, as the goal of the researchers was certainly not to resurrect a corpse, the cerebral cortex (site of complex mental and cognitive functions) was removed before starting the reactivation of the brain. What has been achieved is therefore to keep single cells and tissues alive, but not the organ as a whole or even something that can be considered a living being.

Small journalistic exaggerations

As it was easy to foresee, in some cases the enthusiasm for the result of the research led to a magnification of the conclusions, arriving at some modest jarring. The interest in the subject by many newspapers is due to the presence in the team of Yale University of an Italian researcher, Francesca Talpo of the University of Pavia.

The first to generate a certain ambiguity was the title of the popular explanation article published by the same Nature together with the paper. The choice to speak from the title of "living brains", in fact, although understandable has given rise to some misunderstanding.

"The pigs were dead" is the beginning of the title of Il Sole 24 Ore, as if at some later time they had ceased to be. "He had been dead for about 4 hours, when Yale University scientists were able to reactivate some of his brain functions," writes Il Giornale, confusing the functions of the cells in the brain with the functions of the brain as an organ. In general, in many cases there has been talk of "brain reactivation", when instead the reactivation concerns the individual cells and not the brain as a whole. An "active" brain is a brain that thinks and is conscious, unlike those of the experiment.

History and ethics

Of course the news, which in the latest issue of Nature deserved the cover, brings with it a large number of legal and moral implications. From the border between life and death, to the ethical perimeter within which to contain animal experimentation, up to the limit in which it will be possible to arrive at experiments on human brains, the questions are numerous and complex. However, this is not a novelty for the scientific community, which has long wondered about these issues. The news that these studies in particular were in progress, moreover, had already circulated in April last year, when Sestan himself had publicly told the experimental technique at a specialist conference.

Let's make it clear, however, that for the time being we are still far from the applications on human beings, so for now the ethical questions concern exclusively animals. If even for pigs it is conceivable to bring a specimen back to life after death, in the case of people today it is not even possible to replicate an experiment like the one told in Nature. One of the keys to success, in fact, was that the brains of the pigs were in excellent condition before death, and that place and time of death had been established at the table based on the times of the slaughterhouse, so as to optimize all the technical operations and logistics. It goes without saying that it is unthinkable to replicate this organization in the case of human beings. And no serious scientist is thinking about the possibility of performing a brain transplant.

Reasoning in the long term, however, all the issues mentioned deserve extreme attention, both from a moral and a normative point of view. What would happen, for example, if the brain activity of the ex vivo brain was reactivated also at a global level, ie if the electroencephalogram was no longer flat? Can we accept, for research purposes, the reactivation of higher functions in brains belonging to dead bodies? Will similar experiments be conducted on human beings? The debate is very open.

Da:

https://www.wired.it/scienza/biotech/2019/04/18/riattivate-cellule-cervello-maiali-morti/?utm_source=wired&utm_medium=NL&utm_campaign=default