Objavljeno u Nacionalu br. 629, 2007-12-03

HRVATSKI INSTITUT ZA ISTRAŽIVANJE MOZGA u Zagrebu, koji vodi Ivica Kostović, svojim radom i suradnjom s vrhunskim svjetskim stručnjacima i institucijama svrstao se u vrh znanosti, što je potvrdio i upravo objavljen članak u američkom časopisu The Scientist

Tema posljednjeg broja američkog časopisa The Scientist, u čijem je fokusu bila neuroznanost, bio je i Hrvatski institut za istraživanje mozga, znanstvena ustanova koja 18 godina djeluje kao dio Medicinskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, a na čijem je čelu profesor Ivica Kostović. ”Zagrebačka neuroembriološka zbirka i banka moždanog tkiva sadrži 1160 ljudskih mozgova, od fetusa starih pet tjedna nakon začeća do 91. godine života plus 130.000 obrađenih histoloških blokova i rezova, što fiksiranih, što zamrznutih. Kostović, direktor Hrvatskog instituta za istraživanje mozga prve uzorke normalnih i patoloških mozgova počeo je sakupljati 1974. nakon povratka s usavršavanja na američkom sveučilištu The Johns Hopkins University. Hrvatska nema program donacije organa, pa uzorci dolaze s autopsija na sveučilišnim odjelima za patologiju, ginekološku patologiju i sudsku medicinu”, prenosi The Scientist riječi profesora Miloša Judaša, jednog od čelnih ljudi Instituta. On u The Scientistu govori o tome kako 20 godina proučava razvoj građe središnjeg živčanog sustava ljudskog fetusa i mrtvorođenčadi. Od 2005. koriste i slike magnetske rezonancije, što im je pomoglo da bolje objasne kompleksne kognitivne, osjetne i motoričke poremećaje nastale zbog oštećenja mozga.

No kad je profesor Ivica Kostović 1990. započeo s projektom osnivanja Instituta na Medicinskom fakultetu u Zagrebu, naišao je na mnogo otpora i nerazumijevanje javnosti, mediji su ga često razapinjali, a otegotna okolnost bila je i činjenica da se zgrada u kojoj je smješten Institut gradila za vrijeme rata. Na nabavku skupe laboratorijske opreme za ”nekakve eksperimente” nije se blagonaklono gledalo ni u liječničkim krugovima, iako su se izgradnja i opremanje Instituta financirali isključivo sredstvima Ministarstva znanosti i tehnologije. Govorilo se o tome kako je Kostović, koji je 1993. postao potpredsjednik vlade za društvenu i humanitarnu djelatnost, a 1996. ministar znanosti i tehnologije, uspio pridobiti predsjednika Franju Tuđmana za svoje sumnjive projekte. No pokazalo se da je Kostović imao znanstvenu viziju na čijim će osnovama profitirati i budući istraživači. Zagreb je na svjetskoj razini postao referentni centar čijom se zbirkom moždanog tkiva koriste brojne strane znanstvene ustanove, a malo koja znanstvena institucija u Hrvatskoj može se pohvaliti da o njoj piše i The Scientist. Vrijednost zbirke je u tome što osim uzoraka mozgova oboljelih od raznih bolesti imaju i veliki broj zdravih odnosno normalnih mozgova svih životnih dobi.

Da bi znanstvenici mogli proučavati bolesni mozak osobe određene životne dobi, moraju znati kako izgleda mozak zdrave osobe istih godina. Zato je Zagrebačka neuroembriološka zbirka referentna drugim istraživačkim centrima. Suradnja sa Sveučilištem Yale, gdje je Kostović od 1979. konzultant, traje godinama. The Scientist navodi izjavu Paška Rakića, čelnog čovjeka Neurobiološkog odjela na Yaleu, Hrvata iz Rume koji je emigrirao iz bivše Jugoslavije za vrijeme rata: ”Često zovem zagrebački Institut kad naš laboratorij treba ljudske uzorke ili već obrađene podatke. Američke zbirke uglavnom primjenjuju zastarjele histološke metode i nisu opskrbljene novim uzorcima, dok Zagreb neprekidno proširuje svoju zbirku. Druge banke mozgova u svijetu su uglavnom mrtve.”

Pogled na stotine ljudskih mozgova te poneki mozak dupina pohranjenih u jednoj od prostorija u podrumu Instituta čovjeka uistinu fascinira, a znatiželja ne daje prostora bilo kakvoj vrsti nelagode. Prava vrijednost zbirke nije u staklenkama i plastičnim posudama u kojima se u formalinu čuvaju cijeli mozgovi, već u 130.000 histološki obrađenih uzoraka, od kojih se neki čuvaju na -80 Celzijevih stupnjeva i mogu se naknadno obraditi. Kostović, objašnjava da se mozgovi koje drže u staklenkama i plastičnim posudama nazivaju makropreparatima.

”Prava kolekcija su histološki, odnosno obrađeni preparati čija se konačna analiza obavlja na mikroskopskoj razini, a ti se podaci mogu koristiti u 3D rekonstrukcijama. Kolekcija je nešto sređeno, registrirano, dostupno za analizu. A ovo što držimo u banci moždanog tkiva, to su materijali koji nismo obradili. Jedan ljudski mozak je tisuću puta veći od mišjeg, a od Ministarstva znanosti se dobiju sredstva kao da se istražuje mišji mozak. Za obradu i imunohistokemijske preparate samo nekih regija mozga potrebno je oko 5000 eura. Mozgovi koje ovdje vidite su oni za čiju obradu nismo imali dovoljno sredstava. Mi bismo trebali sve to uklopiti, serijski izrezati i obraditi. To bi onda bio grandiozan projekt. Kako se danas sve može pohraniti u elektronskom formatu, bilo bi dostupno cijelom svijetu. Ipak, i ovi uzorci mozga još uvijek se, međutim, mogu koristiti za morfološke analize.” Kostović je 1974. došao do značajnog otkrića – prolaznog fetalnog sloja u moždanoj kori odnosno takozvane ”subplate” zone u kojoj se razvijaju prve funkcionalne veze značajne za razvitak osjetilnih i drugih funkcija fetusa čovjeka.

Njegovo otkriće omogućilo je novo tumačenje funkcije mozga i osjeta kod nerođenog djeteta, novu interpretaciju perinatalnih oštećenja i plastičnosti ljudskog mozga. Do tada se smatralo da se razvojna osnova moždane kore sastojala od dva dijela, marginalne zone i kortikalne ploče, a on je otkrio taj treći i za razvoj iznimno važan dio koji se nalazi ispod kortikalne ploče. Trebalo je, međutim, proći gotovo cijelo desetljeće prije no što je to otkriće općeprihvaćeno. Danas je to sastavni dio nastavne građe vodećih svjetskih udžbenika poput ”Handbook of Developmental Cognitive Neuroscience” Charlesa Nelsona, ”Pediatric Neurology” Josepha Volpea, ”Pediatric neugoimaging” Jamesa Barkovicha i brojnih drugih. Mjerilo znanstvene vrijednosti može se odrediti i prema broju citata. Kostović je s više od 2100 citata u posljednjih 20 godina znanstvenik s najvećim brojem citata u Hrvatskoj. On ističe da se njegovim otkrićima koristio i Vrhovni sud SAD-a pri donošenju zakona o abortusu. Odlučeno je da se abortus ne smije obavljati nakon 24. tjedna trudnoće jer je dokazano da fetus poslije tog termina može osjetiti bol.

Kad je Kostović 1965. započeo istraživanja ljudskog mozga, znanstveni izazov predstavljala mu je činjenica da je mozak bio jedan od najmanje istraženih dijelova ljudskog tijela, iako je najsloženije područje, a gotovo trećina svih bolesti su upravo bolesti živčanog sustava, među kojima je i moždani udar. Riječ je o bolestima koje se smatraju najčešćim uzrocima smrti.

Kostović navodi: ”Proučavali smo što čini osnovu ljudskog ponašanja i kako razumjeti neurobiološku podlogu duševnih i neuroloških bolesti. Kad je 1992. donijeta odluka o dekadi mozga, mi smo već imali zamišljen cijeli projekt Instituta. Sve ciljeve koje smo si zadali 1990. uspjeli smo i ostvariti. Danas sam najponosniji što sam razvio jedno područje koje nije bilo priznato ni u nastavi ni u znanosti, nego je bilo uklopljeno samo u kliničku neurologiju. To je bilo strahovito teško jer nas nisu priznavala ni tijela pojedinih fakulteta ni oni koji financiraju znanost.

Uspjeli smo u jednom malom segmentu neurobiologije postati vodeći u svijetu. Osnovali smo Hrvatsko društvo za neuroznanost, a naš je Institut član svih međunarodnih federacija te je postao referentni centar u kojem rade vrhunski profesori temeljnih znanosti sa svojim istraživačkim skupinama. Naš uspjeh može se procijeniti i po broju radova naših znanstvenika, kvaliteti časopisa u kojima publiciraju, brojnim pozivima na stručna predavanja, naše slike i otkrića navedeni su u vodećim svjetskim udžbenicima.” Kostović sa svojim znanstvenim timom trenutno vodi 30-ak projekata. Oni žele u što ranijoj fazi razvoja djeteta otkriti potencijalne probleme, posebno kod nedonoščadi koja imaju povećani rizik poteškoća u razvoju, no prate razvoj i funkcioniranja stanica mozga u svim životnim fazama.

Svi znanstvenici s Instituta su i predavači na Medicinskom ili drugim fakultetima. Jedan je od njih i profesor Zdravko Petanjek koji na Institutu vodi Laboratorij za neuromorfometriju, a predaje anatomiju, kliničku anatomiju i biološku psihologiju:

”Čak i među mojim bliskim kolegama ima onih čija djeca imaju teške oblike cerebralne paralize. Mojoj mami je oduzeta desna ruka, u krugu obitelji imamo i slučaj motoričkih ispada uzrokovanih citomegalovirusom, a koliko samo ljudi znate koji su doživjeli moždani udar. Naš je zadatak dokučiti način, građu i funkcije ljudskog mozga. Dok promatramo kako su živčane stanice organizirane, kako su povezane, kakve su razlike između muškaraca i žena ili različitih razvojnih stadija, moramo najprije napraviti težak posao – analizu i dobivanje egzaktnih podataka. Kroz laboratorij metodološki vršimo različite vrste brojenja, gledamo povećava li se broj nekih stanica te u kojim slučajevima, uspoređujući normalne i patološke uzorke. Budući da ljudski mozak ne možemo promatrati eksperimentalno kao u životinjskim modelima, radimo tako da dobivamo materijal sa službenih obdukcija i promatramo kako se u različitim stadijima mijenjaju određeni pokazatelji i na temelju toga dobivamo uvid u dinamiku ili razvoj. Ako imate neku bolest, može se u kasnijim stadijima zaključiti o mehanizmima te bolesti.” Petanjek napominje da se, kad je riječ o radu na postmortalnom materijalu, uvijek postavlja pitanje etičnosti, a tu njihov Institut poštuje sve norme:

”Kad na zapadu kažete da radite na ljudskom postmortalnom materijalu, onda je tu etički problem najmanji. Puno je veći problem raditi na matičnim stanicama ili tehnikama “in vivo”, na živom pacijentu. Mi materijal dobivamo tijekom obdukcija kao standardizirani dio postupka i radimo dodatnu analizu koja može samo koristiti. Svi ovi mozgovi pohranjeni su u našoj zbirci u posljednjih 30-ak godina, uz apsolutnu tajnost podataka. Ako bi netko otkrio da je u obitelji postojala neka genetska bolest, naknadno možemo obaviti pretrage. Umre li tko od roditelja, a postoji sumnja u dijagnozu djeteta, bilo bi dobro imati podatke roditelja.

Svjesni smo da spomen postmortalnog materijala u ljudima izaziva sumnjičavost. Prije početka bilo kakvog postupka moramo imati dozvolu Etičkog povjerenstva.” Petanjek naglašava da je vrijednost zbirke u tome što imaju uzorke i bolesnih i zdravih mozgova. U svijetu, nastavlja, nije problem skupiti mozgove oboljele od Alzheimerove ili Parkinsonove bolesti, ali često dolazi do problema kad ih treba usporediti s normalnim uzorkom. I Kostović naglašava da se ne može studirati abnormalni razvitak mozga ako se ne zna kako funkcionira zdravi: ”Od tih 100 milijardi neurona, treba znati kad se koji rađa, kako putuje, gdje završi. Inače ne možeš proučavati bolesti, pogotovo ne duševne. Kod njih može biti abnormalnih veza među neuronima, a mozak može izgledati savršeno normalan. Ako netko želi znati kako izgleda mozak s 15 tjedana trudnoće, može to kod nas doznati.”

Tendencija istraživačkog tima Instituta je u takozvanim neuroimaging studijama odnosno praćenju razvitka mozga neinvazivnom metodom ”in vivo” to jest praćenje nalaza živih pacijenata podvrgnutih magnetskoj rezonanciji. Kostović naglašava da je, ako se taj materijal koristi za istraživanje, nužno dobiti pristanak pacijenta ili roditelja kad je riječ o djeci:
”Treba napomenuti da mi radimo isključivo s pacijentima koji normalnim putem dolaze na magnetsku rezonanciju. Kako svako prerano rođeno dijete ima potencijalni rizik od oštećenja mozga, najbolje je napraviti magnetnu snimku. Na KBC Zagreb postoji inkubator koji može primiti djetešce i ono je na sigurnom. Slika u ranoj fazi ključna je jer s tri mjeseca ne možete znati hoće li dijete imati kasnije poremećaj u govoru ili hodanju. Zato je ključno da se slika napravi što ranije jer ako se pacijent vrati nakon godinu dana, ta će pretraga biti irelevantna ako se ne može usporediti s ranijim podacima.” Zbog toga svoj cilj istraživanja Kostović naziva ”od mrtvog mozga prema živome”.

Jedan od čelnih ljudi Instituta je profesor Miloš Judaš, voditelj Odsjeka za razvojnu neuroznanost, Zagrebačke neuroembriološke zbirke i prodekan za znanost Medicinskog fakulteta. Trenutno vodi vlastiti projekt ”Uloga prolaznih fetalnih neurona u razvojnim poremećajima moždane kore”. Redoviti je profesor neuroznanosti i anatomije te tajnik Hrvatskog društva za neuroznanost, a nositelj je i spomenice Domovinskog rata. Zahvaljujući njegovom prikupljanju opsežne medicinske dokumentacije o ranjenim i poginulim osobama, torturi i smaknućima u srpskim zatvorima i koncentracijskim logorima, žrtvama masakara, silovanja i etničkog čišćenja, svjetska javnost i međunarodne humanitarne organizacije dobile su pravi uvid u zločine koje je počinio okupator u Hrvatskoj. Judaš posebno naglašava važnost činjenice da se u okviru Instituta strogo poštuju profesionalne i etičke norme znanstvenog rada, preuzete od vodećih međunarodnih znanstvenih udruga i institucija. Napominje da bez odobrenja Etičkog povjerenstva njihov rad ne bi bio moguć:

”Postoje tri etička povjerenstva, jedno se bavi istraživanjima na ljudima, drugi istraživanjima na laboratorijskim životinjama, a treće brine o akademskom integritetu. Važno je naglasiti da se posebni propisi primjenjuju u slučajevima rada s djecom, trudnicama, zatvorenicima, duševnim bolesnicima. Za svaku posebnu skupinu vrijede dodatne protekcije. Isto tako, ukoliko znanstvenik djeluje u više od jedne ustanove, dužan je ishoditi dozvolu Etičkog povjerenstva u svakoj od tih ustanova.” Unatoč tomu, njihova je ustanova, a prije svega profesor Kostović koji je 1993. postao potpredsjednik Vlade za društvenu i humanitarnu djelatnost, a 1996. ministar znanosti i tehnologije, doživio brojne medijske napade: ”Već sam se puno puta opekao. Jedan beogradski novinar svojedobno je napisao: ‘A Kostović nije dete. Ako se pokaže tačnim da je istraživao srpske mozgove iz Oluje, ne gine mu Haag’. A naslov je bio Hrvatski Mengele. Sve sam to prošao i takvi i slični napisi, poput onih o nekakvim kremama za pomlađivanje, nerijetko vam mogu nanijeti trajnu štetu. To je najveće ludilo koje netko može reći. Kad bih se odlučio tužiti nekoga, onda bih podigao tužbu za uznemiravanje javnosti. Zamislite kad netko napiše: ‘Oni eksperimentiraju s vašom djecom’. I vani imaju problema, ali samo ako rade sa živim stanicama. Vani je prijelomni trenutak bio kad su katoličke opatice u New Yorku odlučile kolektivno donirati mozak za istraživanje starenja i Alzheimerove demencije. Ljudi misle da su vjera i znanost inkompatibilni. No, uz najdublje religijsko štovanje, moguće je istovremeno donirati organ za istraživanje, baš kao i za transplantaciju.”

Kao i sve druge znanstvene ustanove u Hrvatskoj, i Hrvatski institut za istraživanje mozga pati od kroničnog nedostatka financijskih sredstava. Njihov problem nije oprema, jer Institut raspolaže najsuvremenijom laboratorijskom opremom i uređajima vrijednim desetke milijuna kuna, među njima i najnovijim uređajem za magnetsku rezonanciju 3T, vrijednim čak 20 milijuna kuna. No, najveći je problem u nabavi potrošnog materijala i kemikalija, kao i u sredstvima za nove projekte. Svi ti projekti su multidisciplinarni i rezultati istraživanja na području neuroznanosti mogu se primijeniti na svim područjima života. Primjere navodi profesor Petanjek: ”U Americi recimo čak i stariji maloljetnici mogu biti osuđeni na smrtnu kaznu koja se izvršava nakon napunjene 21 godine. Onda su prikazani neuroznanstveni podaci koji su dokazali da se u dobi od 16. do 20. godine ljudski mozak još uvijek intenzivno razvija. Ili recimo, kad se odlučuje o tome trebaju li djeca nešto u školi učiti ili ne, gleda se je li olakšavanje ili otežavanje gradiva dobro za njihov razvoj jer sve to utječe na biološku strukturu, kvalitetu i sposobnosti njihova mozga u odrasloj dobi.” Petanjek ima dvoje malodobne djece, a već i oni znaju da se tata kući neće vratiti s rješenjem dobivenim metodom ”čarobnog štapića”. Koraci u znanosti jako su mali, kaže, ne nalazi se odmah lijek protiv shizofrenije. ”U zadnjih 50 godina lijekovi postaju sve bolji i bolji, ali nijedan još nije posve izliječio.

Tek sad neki psihijatri u kombiniranoj terapiji mogu govoriti o rijetkim slučajevima kad su uspjeli kontrolirati shizofreniju, što je praktički izliječenje. No, trebalo je 30-40 godina da bi se do toga uopće došlo.” Zbog toga znanstvenici, za razliku od liječnika koji rade direktno s pacijentima, nemaju uvijek taj osjećaj da spašavaju ljudski život. Profesor Kostović, recimo, ponosan je što se može iza sebe osvrnuti i reći da je kao znanstvenik uistinu postigao goleme rezultate te ostvario svoj životni projekt: ”No, ljepše i važnije ipak mi je bilo kad smo uspjeli razmijeniti zatvorenike iz Manjače koji su zahvaljujući našim pregovorima nakon tri mjeseca izišli na slobodu. I onda sam se vozio u automobilu i razmišljao o tome što će mi svi ti radovi. Više vrijedi jedan ljudski život. Uz te humanitarne akcije sazreo sam ljudski jer sam vidio da je to važnije od znanosti. Jer, neposredno spasiti ljudski život osjećaj je koji prosječni znanstvenik gotovo nikad ne doživi.”

Od mrtvog do živog mozga

Istraživanje mozga danas bi bilo nezamislivo bez magnetske rezonancije, neinvazivne in vivo metode koja se primjenjuje i na oboljelim pacijentima. Dobiveni rezultati međusobno se potom uspoređuju i analiziraju. Tako se ostvaruje i cilj profesora Kostovića – od mrtvog mozga prema živome.

Od meduze i miša do čovjeka

Mogućnost mozga da se oporavi nakon ozljede, što se naziva plastičnošću mozga, u žarištu je interesa docenta Maria Vukšića koji na Institutu vodi Laboratorij za konfokalnu mikroskopiju. Zbog ograničenosti istraživanja na ljudskom mozgu nužno je razvijati i koristiti eksperimentalne modele na životinjama koji omogućuju bolje razumijevanje zbivanja na staničnoj i molekularnoj razini mozga.

Tijekom dvogodišnjeg znanstvenog usavršavanja na Goethe Sveučilištu u Frankfurtu, docent Mario Vukšić ovladao je modernim neurokirurškim tehnikama na genetski promijenjenim životinjama te nakon povratka na zagrebački Institut uz pomoć stečenih znanja koristi eksperimentalne modele in vivo koji će pomoći boljem razumijevanju plastičnih promjena u mozgu nakon nastale ozljede. Spomenuti eksperimenti rade se na živim anesteziranim životinjama kod kojih se na umjetan način presiječe glavni put koji vodi prema hipokampusu, dijelu mozga odgovornom za pamćenje i učenje. Docent Vukšić kaže:
“Nakon provedenog eksperimenta promatramo što se događa s denerviranim živčanim stanicama hipokampusa koje su izgubile svoje veze. Eksperimenti se rade na genetski promijenjenim životinjama kod kojih je jedan gen izbačen ili je pak neki od gena koje životinja ne posjeduje na umjetan način ubačen. Na taj način možemo utvrditi uzročnu vezu između pojedinih gena i njihove uloge u oporavku mozga nakon oštećenja. Da bismo mogli vidjeti, a potom i analizirati živčane stanice hipokampusa, u istraživanjima koristimo transgenične miševe kod kojih je na umjetan način ubačen gen koji omogućava da živčane stanice koje želimo analizirati prirodno svijetle kad ih se gleda pod konfokalnim mikroskopom. Taj je gen inače prisutan u prirodi, u nekim oblicima meduza, iz kojih je izoliran te potom ubačen u genom trasgeničnog miša. Riječ je o zelenom fluorescentnom proteinu.”

Docent naglašava da je primjena genetski promijenjenih miševa nezaobilazni dio modernih istraživanja u neuroznanosti te su se njihovim korištenjem otvorile neslućene mogućnosti za istraživanje molekularnih mehanizama koji upravljaju reorganizacijskim procesima i plastičnim promjenama stanica nakon oštećenja. Stoga takva istraživanja danas predstavljaju neophodan korak za razvoj novih terapeutskih strategija, koje će se u budućnosti moći primijeniti nakon ozljede mozga. Prvi dio rezultata opisanih istraživanja prihvaćen je nedavno za publikaciju u prestižnom časopisu iz neuroznanosti Hippocampus.