Naučnici prave računare na bazi moždanih organoida — ali su zanemarili bitno etičko pitanje

Osobe koje daju uzorke tkiva za biomedicinsko istraživanje možda nemaju predstavu da se njihove ćelije koriste za biokompjutere.

Rad mozga se često poredi sa radom računara. Neki istraživači testiraju ovu analogiju do krajnjih granica, pokušavajući da naprave računare koji sadrže laboratorijski uzgojene kulture moždanih ćelija. Čineći to, nadaju se da će zaobići fizička ograničenja računarskog hardvera na bazi silicijuma koji se koristi za današnju veštačku inteligenciju (AI).

Preporučujemo

Mogućnost postoji. Moždano tkivo kombinuje memoriju i računanje u istom supstratu, zahtevajući manje komponenti nego konvencionalni kompjuteri. Teorije nervnih mreža, zasnovane na neuronima i sinapsama, inspirišu algoritme AI. Mozgovi troše mnogo manje energije nego AI mašine i ne zahtevaju ogromne sisteme za hlađenje.

Takvo bioračunarstvo nosi specifične etičke izazove. Žestoke rasprave se vode o moralnosti upotrebe laboratorijski uzgojenog moždanog tkiva i potencijala za svest. Ipak, jedno ključno pitanje je zasad odsutno - nedostatak eksplicitnog pristanka na korišćenje ljudskog nervnog tkiva u bioračunarstvu.

Istraživanje u bioračunarstvu se oslanja na dobrovoljno doniranje ćelija, često od ljudi koji su podvrgnuti medicinskim procedurama i koji altruistično žele da pomognu biomedicinskom i osnovnom biološkom istraživanju.

Međutim, formulari za pristanak ne pitaju donore za koju vrstu istraživanja bi želeli da se njihove ćelije koriste u budućnosti — ili, još važnije, na koje sve načine ne bi želeli da se koriste. Donori koji žele da podrže razvoj tretmana za rak možda nemaju u vidu da bi njihova tkiva mogla biti iskorišćena za stvaranje biokompjutera, možda sa komercijalnim svrhama.

Neophodan je eksplicitniji i detaljniji pristup pristanku donora na istraživanje u bioračunarstvu koje koristi laboratorijski uzgojeno moždano tkivo. Istraživači bi trebalo da izbegavaju upotrebu ćelijskih linija za koje je pristanak dat samo za biomedicinska istraživanja. Mora se uspostaviti sistem za traženje pristanka retrospektivno, ili za preispitivanje etičnosti projekata kad ponovno dobijanje pristanka nije moguće.

Upotreba moždanih ćelija za računarstvo

Bioračunarstvo na bazi mozga oslanja se na ljudske kortikalne neurone jer su oni veći i formiraju složenije sklopove nego neuroni glodara ili drugih primata. Smatra se da ove karakteristike doprinose izuzetnim sposobnostima ljudskog mozga za obradu informacija, od prepoznavanja lica do apstraktnog rasuđivanja.

Biokompjuteri se prave pomoću „pluripotentnih“ matičnih ćelija, koje imaju potencijal da se razviju u većinu drugih tipova ćelija u telu. Takve ćelije mogu poticati od doniranih embriona nakon vantelesne oplodnje ili od modifikovanih ćelija koje su donirali dobrovoljci, uključujući ljude podvrgnute medicinskom tretmanu.

U laboratoriji, pluripotentne matične ćelije se mogu podstaći da postanu moždani organoidi — mali 3D klasteri koji imitiraju strukturu, funkciju i organizaciju različitih regiona mozga. Informacije mogu biti kodirane u nervnoj stimulaciji, obezbeđujući „računarske inpute“ koje obrađuju neuroni u organoidu, što dovodi do nervnih proizvoda koji se mogu snimiti mikroelektronskim sistemima.

Već je pokazano da se ovo može koristiti za neke jednostavne računarske procese koji su osnova putem koje hardverski AI modeli identifikuju obrasce i prave predviđanja.

Potreba za etičkim rešenjima

Jednom generisana, linija pluripotentnih matičnih ćelija može se neograničeno kultivisati i koristiti za različite eksperimente. Međutim, nakon mnogo godina, naročito ako je donor umro i nauka napredovala, teško je znati da li bi prvobitni donor prihvatio eksperimente u kojima se njegove ćelije koriste.

Ljudi koji doniraju svoja tkiva za biomedicinsko istraživanje obično pristaju na specifičnu istraživačku studiju. Istovremeno, mogu biti upitani da li se slažu da se preostali biološki uzorci čuvaju i koriste za buduće biomedicinsko istraživanje. Donori koji se slože sa takvim „otvorenim pristankom“ obavešteni su da može biti teško predvideti kako će drugi istraživači koristiti njihove uzorke.

Većina donora nema predstavu, na primer, da bi njihove ćelije mogle biti korišćene za stvaranje linije matičnih ćelija koju u budućem radu mogu koristiti mnogi drugi naučnici. Međutim, garantuje im se da će bilo koju upotrebu razmotriti nadzorne komisije kako bi se osiguralo da su studije naučno opravdane.

Obično se takve donacije šalju u biobanku, koja ih distribuira istraživačima u skladu sa strogim pravilima zaštite podataka. Donori veruju istraživačima da će slediti ta pravila, štititi njihovu privatnost i postupati s njihovim uzorcima sa pažnjom i poštovanjem.

Neki istraživači i etičari bi rekli da otvoreni pristanak uspostavlja ravnotežu između autonomije donora i fleksibilnosti za istraživače. Nemoguće je unapred dobiti dozvolu za svaku potencijalnu buduću upotrebu pošto nauka napreduje na načine koji se ne mogu uvek predvideti.

Ipak, otvoreni pristanak može dovesti do štete ako se koristi nepažljivo. Kad je 1990-ih oko 100 pripadnika plemena Havasupai u Arizoni doniralo uzorke istraživačima koji su proučavali visoku učestalost dijabetesa u tom plemenu, inicijalno je data vrsta otvorenog pristanka zvanog široki pristanak.

Dve decenije kasnije, 41 donor i njihove porodice tužili su istraživače nakon saznanja da je njihova krv korišćena u studijama o mentalnoj bolesti i poreklu koje bi mogle stigmatizovati i naneti štetu njihovoj zajednici. Pripadnici plemena nisu predvideli ovu vrstu istraživanja i osećali su da je njihova kulturna autonomija narušena.

Argument da otvoreni pristanak omogućava istraživačima da etički koriste donorske ćelije može biti prihvatljiv kad se donirani materijali koriste u altruističke svrhe povezane sa biomedicinom. Međutim, osoba koja donira tkiva za medicinsku studiju ne bi imala razlog da smatra da bi njene ćelije mogle biti korišćene za inženjering ili kompjutersku nauku.

Neki donori su izrazili zabrinutost zbog upotrebe njihovih uzoraka u komercijalne svrhe. Štaviše, jedna evropska studija otkrila je da mnogi ljudi vide organoide kao komplikovane entitete - ni živi organizam, ni samo objekat, već nešto između. Moždani organoidi su viđeni kao osetljivije pitanje nego drugi organoidi.

Istraživanje je takođe pokazalo da neki donori žele da saznaju o svrhama istraživanja koja uključuju moždane organoide stvorene od njihovih ćelija. I neki žele šansu da povuku svoj pristanak ako se ne slažu sa budućim istraživanjem koje bi koristilo njihove donacije.

Biokompjuteri na bazi mozga zahtevaju jak etički nadzor pošto bi mogli dovesti do ostvarenja takvih zabrinutosti donora. Biokompjuteri bi se uskoro mogli koristiti za komercijalne zadatke nepovezane sa biomedicinom, kao što su prepoznavanje glasa ili lica. Pristup otvorenog pristanka nije dobro etičko rešenje u tom slučaju.

Predlažu se sledeće promene da bi se osiguralo da se istraživanje bioračunarstva koje uključuje laboratorijski uzgojeno moždano tkivo odvija odgovorno. Ove preporuke bi se mogle proširiti i na druga nova polja, kao što je biohibridna robotika, gde se ljudske ćelije koriste za inženjerske aplikacije kao što je monitoring životne sredine.

Ilustracija / Foto: Pixabay

Put ka odgovarajućem pristanku

Bioračunarsko istraživanje bi trebalo da nadgledaju nezavisne kontrolne komisije koje mogu proceniti i etičke rizike od tehnologije i odgovarajuću upotrebu ljudskih ćelijskih linija za računarske primene.

Postojeće nadzorne komisije za istraživanje matičnih ćelija generalno ne razmatraju istraživanje koje nije biomedicinsko, a koje se obavlja na odeljenjima za kompjutersku nauku i mašinsko inženjerstvo, i obično nemaju tehničku stručnost potrebnu za nadzor etike bioračunarstva.

Novi kontrolni odbori mogli bi se uspostaviti po potrebi u institutima koji se bave bioračunarstvom. Alternativno, odbori bi se mogli kreirati od postojećih komisija za nadzor istraživanja matičnih ćelija, dopunjeni stručnjacima iz oblasti neuronauke i kompjuterskog inženjerstva.

Ove komisije bi trebalo da daju instrukcije istraživačima da prate jedan od tri puta, po strogom redosledu: uspostavljanje novih ćelijskih linija; dobijanje novog pristanka od postojećih donora; ili podvrgavanje nezavisnoj proveri istraživačkih planova.

Najbolji put je obezbeđivanje ljudskih matičnih ćelija od novih donora, sa procesom pristanka prilagođenim za bioračunarstvo koje uključuje laboratorijski uzgojeno moždano tkivo, kako bi se osiguralo da su donori potpuno obavešteni od početka.

Iako bi ovaj pristup bio dugotrajan i skup, dugoročne koristi bile bi veće od troškova. To štiti od mogućih budućih etičkih i pravnih problema i osigurava da istraživači imaju izvorni materijal na koji se mogu osloniti i koji mogu deliti sa drugima koji žele da se bave istraživanjem.

Međutim, u nekim slučajevima uspostavljanje novih ćelijskih linija moglo bi biti neizvodljivo, zbog nedostatka novca ili stručnosti. Tada bi najetičnija alternativa bila da biobanke pronađu donore i zatraže ponovni pristanak.

Ovo daje donorima priliku da potvrde ili povuku pristanak, dok omogućava istraživačima bioračunarstva da nastave da koriste dobro uspostavljene ćelijske linije. Takođe daje biobankama priliku da podstaknu angažovanje donara, jačajući transparentnost i poverenje u istraživanje. Modeli ponovnog pristanka nisu nova ideja: već su predloženi na polju pedijatrijskih biobanaka radi dobijanja novog pristanka kad učesnici napune 18 godina.

Ako donori ne žele da daju ponovni pristanak, njihove ćelijske linije treba da budu nedostupne. Nadzorna komisija za bioračunarstvo trebalo bi da prati koje ćelijske linije se koriste i osigura da istraživački timovi to poštuju.

Postoje i drugi izazovi, naročito za starije uzorke. Ponovna identifikacija bioloških uzoraka može izazvati zabrinutost u pogledu privatnosti ako donori žele da ostanu anonimni. U nekim slučajevima, biobanke su možda uništile podatke koji povezuju uzorke tkiva sa identitetom donora, što čini gotovo nemogućim da se osoba identifikuje.

Uputstva o tome da li tražiti ponovni pristanak, i kako to učiniti, razlikuju se od regiona do regiona, tako da ne postoji jedan skup pravila koji istraživači treba da slede. Na primer, etički okvir američke vlade za zaštitu ljudskih učesnika u istraživanju još uvek nije rešio kad i kako treba primeniti ponovni pristanak u slučaju biobanaka i ne zahteva pristanak za uzorke bez identiteta. Od istraživača se traži da koriste „standard razumne osobe“ prilikom određivanja koje vrste istraživanja su dozvoljene na osnovu otvorenog pristanka bez ponovnog kontaktiranja donora, ostavljajući širok prostor za tumačenje šta bi razumna osoba očekivala.

Nasuprot tome, Evropska unija ograničava široki pristanak na istraživanje povezano sa primarnom studijom i pažljivo izbegava otvaranje vrata za neodređene buduće upotrebe. Stoga je verovatnije da će traženje ponovnog pristanka biti podstaknuto.

Odluke o ponovnom pristanku mogu se razlikovati čak i među institucijama. Postojeća uputstva u SAD o pružanju novih informacija dobrovoljcima fokusiraju se na učesnike koji su direktno uključeni u tekuća istraživanja. U takvim slučajevima, pitanje ponovnog pristanka je prepušteno diskreciji nadzornog odbora institucije.

Ako se donori ne mogu kontaktirati, istraživači se mogu odlučiti za treći put: etičko odlučivanje nezavisne nadzorne komisije.

Članovi komisije ne mogu govoriti u ime individualnih donora i njihovih sklonosti, ali mogu pomoći istraživačima da izbalansiraju naučne koristi svog rada sa etički ispravnim upravljanjem uzorcima. U kontekstu bioračunarstva, ovo bi moglo značiti ograničavanje upotrebe postojećih ćelijskih linija na istraživačke svrhe, umesto komercijalnih primena.

Etičko odlučivanje uvek treba izvesti u konsultaciji sa pravnim savetnikom institucije da bi se osigurala usklađenost sa pravnim obavezama istraživača kad dobijaju biološke uzorke od biobanaka.

Pošto bioračunarstvo brzo napreduje, ovaj treći put bi mogao biti vredna privremena mera dok istraživači izvode dugotrajan proces uspostavljanja novih ćelijskih linija ili dobijanja ponovnog pristanka. Međutim, bitno je da to ne postane standard. Nadzorne komisije za bioračunarstvo moraju podsticati istraživače i komercijalna preduzeća da daju prioritet novim ćelijskim linijama.

Ako istraživači ne iskoriste ovaj trenutak da investiraju u nabavku novih ćelijskih linija, biće teže promeniti status quo kasnije. Pažljivo razmatranje i reforma sada, na početku bioračunarskih tehnologija, osiguraće da istraživači mogu nastaviti sa inovacijama bez narušavanja poverenja donora od kojih njihovo istraživanje zavisi.

(Telegraf Nauka/Nature)