Σαν εισαγωγή
Όταν χρησιμοποιούμε τη λέξη «ανθρωποειδές» θέλουμε να περιγράψουμε κάτι το οποίο έχει ορισμένες ομοιότητες με τον άνθρωπο. Διαισθητικά αντιλαμβανόμαστε ότι οι ομοιότητες αυτού του κάτι με τον άνθρωπο θα σχετίζονται τόσο με τη μορφή, όσο και με κάποιες λειτουργίες του. Για παράδειγμα, αυτό το κάτι θα πρέπει να έχει δυο άνω και δυο κάτω άκρα και να έχει την ικανότητα να τρέφεται, να κινείται και να αναπαράγεται. Ακόμα και αν η μορφή ή αυτές οι τρεις λειτουργίες του να είναι διαφορετικές με τις αντίστοιχες του ανθρώπου, ο όρος «ανθρωποειδές» μπορεί να χρησιμοποιηθεί έστω και απλουστευτικά. Η κατάληξη -ειδές, συνεπώς, έρχεται να σηματοδοτήσει τόσο τις ομοιότητες όσο και τις διαφορές του ανθρώπου με αυτό το κάτι.
Τι είναι τα οργανοειδή;
Τα οργανοειδή είναι μία οργανωμένη συστάδα κυττάρων, η οποία έχει δημιουργηθεί με ανθρώπινη επέμβαση, δηλαδή τεχνητά. Η πρώτη ύλη των οργανοειδών μπορεί να είναι κύτταρα από ιστούς ενήλικου ανθρώπου ή βλαστοκύτταρα από έμβρυα. Η ιδιαιτερότητα των οργανοειδών οφείλεται στο ότι τα κύτταρα από τα οποία απαρτίζονται και έχουν συγκεντρωθεί τεχνητά, έχουν την ικανότητα να αυτό-οργανώνονται σε τρισδιάστατες δομές, οι οποίες παρουσιάζουν ανατομικά χαρακτηριστικά ανάλογα με εκείνα του ιστού από τον οποίο έχουν προέλθει. Για παράδειγμα, εάν ως πρώτη ύλη χρησιμοποιηθούν νεφρικά κύτταρα, τότε η τρισδιάστατη συστάδα που θα προκύψει θα έχει κάποιες ομοιότητες με νεφρό· θα είναι ένα ατελές μοντέλο νεφρού. Έτσι, για να επιστρέψουμε στην εισαγωγή, εφόσον το νεφρό είναι ένα όργανο, η κυτταρική συστάδα θα είναι ένα οργανοειδές.
Τα οργανοειδή δεν παρουσιάζουν ομοιότητα ως προς τη μορφή του πλήρους οργάνου από το οποίο έχουν προέλθει. Τα οργανοειδή άλλωστε έως σήμερα, δεν μπορούν να ξεπεράσουν σε μέγεθος τα μερικά χιλιοστά. Η ομοιότητα όμως ορισμένων ανατομικών χαρακτηριστικών τους, σε σχέση με ένα πραγματικό όργανο, τους προσδίδουν ορισμένες λειτουργίες που προσιδιάζουν στο πλήρες όργανο σε ένα πολύ βασικό, ημιτελές, πρωτόλειο επίπεδο.
Η έρευνα στα οργανοειδή ξεκίνησε πριν περίπου δέκα χρόνια. Αποτελεί, δηλαδή, ένα πολύ πρόσφατο ερευνητικό πεδίο, το οποίο μάλιστα χαρακτηρίστηκε ως ένα από τα μεγαλύτερα επιστημονικά επιτεύγματα του 2013, από το περιοδικό The Scientist. Από τότε έχουν αναπτυχθεί πολλά είδη οργανοειδών, που έχουν προέλθει από κύτταρα ιστών, όπως ο αμφιβληστροειδής χιτώνας, το δέρμα και η γλώσσα, καθώς και από κύτταρα οργάνων όπως το στομάχι, το νεφρό, το συκώτι, η καρδιά και ο εγκέφαλος. Ειδική κατηγορία αποτελεί το οργανοειδές που μιμείται τη βλαστοκύστη, δηλαδή το έμβρυο που έχει ηλικία μερικών ημερών. Όλα τα οργανοειδή καλούνται στην αγγλική γλώσσα με τον όρο organoids, με εξαίρεση τα οργανοειδή εγκεφάλου, που ονομάζονται cerebroids, και τα οργανοειδή βλαστοκύστης, που ονομάζονται gastruloids. Θα δούμε παρακάτω ότι η ιδιαίτερη ονοματοδοσία αυτών των δύο τύπων οργανοειδών συμπλέκεται με ιδιαίτερες ανησυχίες, σε επίπεδο Βιοηθικής.
Ποιες είναι οι εφαρμογές των οργανοειδών;
Βασική έρευνα και ανάπτυξη φαρμάκων: Τα οργανοειδή επιτρέπουν τη μελέτη του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, ως δομικά στοιχεία ενός οργάνου, καθώς και με το περιβάλλον τους. Για παράδειγμα, έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον η μελέτη επίδρασης γνωστών ασθενειών και φαρμακευτικών αγωγών στα οργανοειδή. Η ελεγχόμενη κατασκευή τους τα καθιστά ένα σύστημα που μπορεί να ρυθμιστεί κατά τις επιθυμίες των ερευνητών και να μελετηθεί με σχετική ευκολία, σε σχέση με τα πραγματικά όργανα. Το πρώτο ερευνητικό πεδίο, σε επίπεδο βασικής έρευνας, που εφαρμόστηκαν τα οργανοειδή ήταν η ερμηνεία της ικανότητας των βλαστοκυττάρων να παράγουν κύτταρα διαφόρων οργάνων. Στις μέρες μας χρησιμοποιούνται για τη μελέτη προσρόφησης θρεπτικών συστατικών, τη μετάδοση των φαρμάκων, καθώς και την έκκριση ορμονών. Το τελευταίο σχετίζεται με την καταπολέμηση ασθενειών όπως η παχυσαρκία, η αντίσταση στην ινσουλίνη και ο διαβήτης.
Αναπτυξιακή Βιολογία: Τα οργανοειδή προσφέρουν στους ερευνητές ένα εξαιρετικό μοντέλο για τη μελέτη οργανογένεσης, της μελέτης δηλαδή των διαφόρων σταδίων ανάπτυξης ενός πλήθους ιστών και οργάνων. Για παράδειγμα, τα οργανοειδή έχουν συνεισφέρει στην κατανόηση των φυσικών διεργασιών του κεντρικού νευρικού συστήματος που σχετίζονται με τη δημιουργία του αμφιβληστροειδούς χιτώνα. Επίσης, συστάδες εγκεφαλικών κυττάρων (cerebroids) έχουν επιδείξει μιας μορφής αντίδραση σε εξωτερικά ερεθίσματα που προσομοιάζει κάποιες πολύ βασικές λειτουργίες του εγκεφάλου. Ακόμα, τα οργανοειδή βλαστοκύστης (gastruloids) προσφέρουν ένα πολλά υποσχόμενο μοντέλο ανάπτυξης του ανθρώπινου εμβρύου, ειδικά μετά την ουσιαστική κατάργηση του κανόνα των 14 ημερών, με βάση τον οποίο ένα έμβρυο που αναπτύσσεται εκτός ανθρώπινης μήτρας θα πρέπει να θανατώνεται μετά την παρέλευση της 14ης μέρας της ανάπτυξής του.
Εξατομικευμένη ιατρική: Η ενδεχόμενη ανάπτυξη πλήρων οργάνων από οργανοειδή ενδέχεται να επιλύσει οριστικά την αναζήτηση συμβατών μοσχευμάτων. Σε ένα ιδανικό σενάριο, ο δότης θα είναι ο ίδιος ο ασθενής ο οποίος θα προσφέρει μερικά κύτταρα του σώματός του από τα οποία θα μπορούν να αναπτυχθούν πλήρως συμβατά όργανα. Ένα ακόμα ενδεχόμενο είναι η κατασκευή εξατομικευμένων φαρμάκων, π.χ. για τον καρκίνο. Αντί να υποβληθεί ο ασθενής σε μιας γενικής χρήσης χημειοθεραπεία με αμφίβολη αποτελεσματικότητα και αποδοτικότητα, θα υποβάλλεται σε διάφορες δοκιμαστικές χημειοθεραπείες ένα οργανοειδές που θα έχει αναπτυχθεί από το προσβεβλημένο με καρκίνο όργανο του συγκεκριμένου ασθενούς. Έτσι, αναπτύσσεται η βέλτιστη, εξατομικευμένη χημειοθεραπεία.
Αντικατάσταση των πειραματόζωων: Τα οργανοειδή έχουν την προοπτική να αντικαταστήσουν τα πειραματόζωα. Αυτή είναι μια εξέλιξη που ευθυγραμμίζεται με το συνεχή περιορισμό χρήσης πειραματόζωων, μόνο σε απολύτως απαραίτητες περιπτώσεις και μόνο εφόσον τα αναμενόμενα για τον άνθρωπο οφέλη «ισοσταθμίζουν» τον πόνο στον οποίο υποβάλλονται.
Σύνδεση διαφορετικών τύπων οργανοειδών: Ήδη έχουν γίνει έρευνες επάνω στη σύνδεση οργανοειδών. Τέτοιου είδους οντότητες ονομάζονται assembloids και οι δυνατότητες που εμφανίζονται είναι εκπληκτικές. Για παράδειγμα, η σύνδεση cerebroids που προσομοιάζουν διαφορετικές περιοχές του ανθρώπινου εγκεφάλου μπορεί να οδηγήσει σε ένα ανώτερης λειτουργίας cerebroid, που αναφέρεται σε ορισμένες δημοσιεύσεις ως «εγκέφαλος μινιατούρα» ή «brain assembloid».
Οι προβληματισμοί από πλευράς βιοηθικής
Ποια είναι η υπόσταση των οργανοειδών; Λαμβάνοντας υπόψη ότι τα οργανοειδή δημιουργούνται από βλαστοκύτταρα και έχουν το δυνατότητα να μιμούνται διαφόρων ειδών κύτταρα, ιστούς και όργανα, εγείρουν σημαντικούς ηθικούς προβληματισμούς. Οι προβληματισμοί αφορούν στην υπόσταση των οργανοειδών και, πιο συγκεκριμένα, στην ηθική αξία τους. Η εξέταση της ηθικής αξίας των οργανοειδών έρχεται να εμπλουτίσει παλιές διαμάχες γύρω από αντίστοιχους προβληματισμούς για το έμβρυο, που σχετίζονται με τη διάκριση μεταξύ προσώπου και πράγματος· μεταξύ υποκειμένου και αντικειμένου. Για παράδειγμα, το gastruloid προσφέρει την ευκαιρία να επανεξεταστούν τέτοιου είδους διαμάχες κάτω από νέες οπτικές γωνίες. Η ομοιότητα των gastruloids με τα έμβρυα προσφέρει νέες αφετηρίες επανεξέτασης της υπόστασης του gastruloid, αλλά και του εμβρύου.
Έχουν συνείδηση τα οργανοειδή; Ένας άλλος σημαντικός ηθικός προβληματισμός είναι εκείνος της συνειδητότητας, που είναι στενά συνδεδεμένος με την διάκριση μεταξύ προσώπου και πράγματος. Σε αυτή την περίπτωση τα ερωτήματα τίθενται εκ νέου κάτω από την επίδραση των cerebroids. Αυτά τα οργανοειδή έχουν παραχθεί από εγκεφαλικά κύτταρα και εμφανίζουν χαρακτηριστικά παρόμοια με εκείνα ενός εγκεφάλου εμβρύου 19 με 24 εβδομάδων. Η ιδέα ότι τα cerebroids μιμούνται ορισμένες λειτουργίες του εγκεφάλου, και ότι ενδεχομένως να αισθάνονται πόνο, είναι κεντρική στη διαμάχη επάνω στο εάν παρουσιάζουν συνείδηση.
Είναι τα οργανοειδή φυσικές ή αφύσικες οντότητες; Αυτό το ερώτημα σχετίζεται και με οποιουδήποτε άλλο τύπο παρέμβασης στο ανθρώπινο γονιδίωμα, όπως με την δημιουργία ζώντων οργανισμών (μέσω κλωνοποίησης), καθώς και με την δημιουργία τεχνητών οργανισμών στους οποίους συνυπάρχουν δύο γενετικά διακριτοί τύποι κυττάρων (οι επονομαζόμενες χίμαιρες). Σε σχέση με την έρευνα επάνω στα οργανοειδή ένα από τα ζητήματα που εγείρουν διαμάχη είναι ότι τα οργανοειδή μπορούν να κατασκευαστούν μέσω μεθόδων τρισδιάστατης εκτύπωσης, μια τεχνολογική διαδικασία που φαίνεται να προσδίδει κάτι το αφύσικό ή το τεχνητό σε μία ζώσα οντότητα ή σε κάποιο μέρος της.
Σε ποιόν ανήκουν τα οργανοειδή; Όπως αναφέρθηκε, μια σημαντική εφαρμογή των οργανοειδών είναι η χρήση τους στην κατανόηση των ασθενειών, αλλά και στην ανάπτυξη της εξατομικευμένης ιατρικής. Σε κάθε περίπτωση, οι πιθανές ή απίθανες αυτές εφαρμογές απαιτούν τη χρήση της πρώτης ύλης για την κατασκευή των οργανοειδών: τα κύτταρα, που βρίσκονται στις βιοτράπεζες και προέρχονται από δότες. Στο σημείο αυτό δημιουργούνται οι εξής περιπλοκές: Έχει παράσχει ο δότης ενήμερη συγκατάθεση για τη χρήση των κυττάρων του για κατασκευή οργανοειδών; Τι συμβαίνει όταν ο δότης είχε προσφέρει τα κύτταρά του πριν την εμφάνιση του ερευνητικού πεδίου των οργανοειδών; Δικαιούται ο δότης να ενημερωθεί στην περίπτωση που τα κύτταρά του δίνουν γέννηση σε οργανοειδή με ενδείξεις ανωμαλιών που παραπέμπουν σε πιθανή γενετική ασθένειά του; Ποιος είναι ο ιδιοκτήτης ενός οργανοειδούς; Όταν ένα οργανοειδές μετατραπεί σε εμπόρευμα, ποιός έχει δικαιώματα στα κέρδη που θα προκύψουν; Παρότι τα παραπάνω ερωτήματα σχετίζονται με νομικής φύσης προβλήματα, στην πραγματικότητα προέρχονται από την αντίληψη που έχει κάποιος για την υπόσταση των οργανοειδών - πρόσωπο ή πράγμα; - και στον τρόπο με τον οποίο ένας δότης αντιλαμβάνεται το σώμα του, ή μέρη του σώματός του.
Τελικά, τι είναι τα οργανοειδή;
Η καλλιέργεια μιας αυτό-οργανούμενης οντότητας που αναπαράγει κάποιες φυσιολογικές λειτουργίες μέσα σε έναν εργαστηριακό δειγματοφορέα δεν έχει τίποτα το πρωτότυπο. Αυτό που είναι πρωτότυπο με τα οργανοειδή είναι οι τεράστιες δυνατότητες που φαίνεται να προσφέρουν. Φαίνεται όμως ότι για να γίνουν πραγματικότητα τα οράματα των ερευνητών θα πρέπει να επιτευχθούν δύο βασικές εξελίξεις. Πρώτον, να μελετηθεί σε βάθος το πόσο πιστά τα οργανοειδή μπορούν να προσομοιάσουν τις λειτουργίες ενός οργάνου. Εκεί θα αποδειχθεί και η αξία τους στους τομείς της αναπτυξιακής βιολογίας, της κατασκευής φαρμάκων και της εξατομικευμένης ιατρικής. Δεύτερον, να καταστεί δυνατή η επαρκής αιμάτωση των οργανοειδών. Όταν αυτό επιτευχθεί τα οργανοειδή θα μπορούν να αναπτύσσονται σε μεγαλύτερα μεγέθη και να διατηρούνται για μεγαλύτερα χρονικά. Συνεπώς, τα οργανοειδή φαντάζουν να είναι οι, ακόμα κλειδωμένες, πύλες για τη λύση μιας πλειάδας προκλήσεων στη Βιολογία και την Ιατρική.
Τα οργανοειδή, όμως, μπορεί να είναι και κάτι ακόμα. Αρκεί να σκεφτούμε τις εκπληκτικές ή τρομακτικές δυνατότητες που φαίνεται να κρύβονται στη σύνδεση διαφορετικών τύπων οργανοειδών. Για παράδειγμα, την πλήρως υποθετική, ίσως ακόμα και δυστοπική, δυνατότητα κατασκευής «οργανισμών», που θα αποτελούνται από όργανα με λειτουργίες ρυθμισμένες για έναν ορισμένο σκοπό και με ορισμένη απόδοση, συνδεδεμένα με ένα νευρικό σύστημα που έχει προέλθει από τρισδιάστατη εκτύπωση και με ένα πλήρως τεχνητό κυκλοφορικό σύστημα που θα επιτρέπει την αιμάτωση με πλήρως τεχνητές διατάξεις (π.χ. organ-on-a-chip). Ποια θα είναι άραγε η υπόσταση τέτοιων οργανισμών; Τα οργανοειδή μας δίνουν μία ακόμη ευκαιρία να σκεφτούμε τους τεράστιους ορίζοντες που προσφέρει η επιστημονική έρευνα και, παράλληλα, τις προκλήσεις που θέτει συνεχώς στις κατεστημένες ηθικές αντιλήψεις.
Ίσως, τελικά, οι ανησυχίες να μην προέρχονται από την ίδια την επιστημονική έρευνα, αλλά από τον τρόπο που αυτή εργαλειοποιείται τόσο σε επίπεδο πραγματικών εφαρμογών, όσο σε επίπεδο πνευματικής καθοδήγησης ή χειραγώγησης των κοινωνιών. Ίσως το ρητό του Αριστοτέλη ότι «Το Όλον είναι μεγαλύτερο από το άθροισμα των μερών του» να είναι, στην περίπτωση αυτή, ιδιαιτέρως διδακτικό. Επιστήμη ειδωμένη σε απομόνωση από τις πολιτικές, κοινωνικές και οικονομικές συνθήκες είναι ίσως περισσότερο σκοτάδι παρά φως.
Short Bio:
Ο Π. Κάβουρας, Δρ. Φυσικός, είναι ερευνητής στη Σχολή Χημικών Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου.
