به گزارش پایگاه خبری دانه، دانشمندان دانشگاه استنفورد روشی تازه برای مطالعه رشد مغز انسان ساختهاند. روشی که در آن بخش بزرگی از قشر مغز موش بهطور ژنتیکی شکل نمیگیرد و فضای خالی با ارگانوئیدهای مغزی انسانی پر میشود. این بافتهای انسانی در مغز موش رشد کردند، با شبکه عصبی میزبان ارتباط برقرار کردند و حتی فعالیت الکتریکی سازمانیافته از خود نشان دادند. نتایج این پژوهش ۱۶ سپتامبر در مجله Nature منتشر شده و Live Science به نتایج آن پرداخته است.
ارگانوئید مغزی چیست؟
ارگانوئیدهای مغزی، تودههای بسیار کوچک سهبعدی از سلولهای عصبی انسان هستند که از سلولهای بنیادی در آزمایشگاه رشد داده میشوند. گاهی در رسانهها به آنها «مینیمغز» گفته میشود، اما این اصطلاح میتواند گمراهکننده باشد. آنها مغز کامل نیستند، آگاهی ندارند و ساختار پیچیده مغز انسان را بازسازی نمیکنند. با این حال، بخشی از انواع سلولی و ویژگیهای مغز در حال رشد را تقلید میکنند و به همین دلیل ابزار مهمی برای مطالعه بیماریهای عصبی به شمار میروند.
مشکل اینجاست که رشد چنین بافتهایی در ظرف آزمایش محدودیت دارد. محیط زنده بدن سیگنالها، عروق، مواد غذایی و ارتباطاتی فراهم میکند که بازسازی کامل آنها در آزمایشگاه دشوار است. پژوهشهای قبلی نیز نشان داده بودند که ارگانوئیدهای پیوندشده به مغز جوندگان، بهتر از نمونههای آزمایشگاهی رشد میکنند.
ایجاد فضا برای سلولهای انسانی
پژوهشگران این بار مشکل دیگری را هدف گرفتند. سلولهای مغزی انسان بسیار کندتر از سلولهای موش رشد میکنند و وقتی به مغز سالم جوندگان پیوند زده میشوند، برای فضا و ارتباط با سلولهای میزبان در رقابت قرار میگیرند.
تیم سرجیو پاسکا در استنفورد طی چند سال موشهایی را ایجاد کرد که بهدلیل یک تغییر ژنتیکی، بخش عمده قشر مخ و قسمت زیادی از هیپوکامپ آنها تشکیل نمیشود. به گفته پاسکا، این حیوانات تنها حدود ۲ درصد از قشر معمول مغز موش را داشتند. چند روز پس از تولد، پژوهشگران حدود چهار ارگانوئید قشری انسانی را به فضای خالی مغز آنها تزریق کردند. در حدود ۹۰ درصد موارد، بافت انسانی با موفقیت پیوند خورد و شروع به رشد کرد.
بعد از چند ماه، این بافت بخش بزرگی از فضای خالی قشر مغز را پر کرده بود. سلولهای انسانی انواع مختلفی از نورونهای قشری را تشکیل دادند و رشتههای عصبی خود را به بخشهای مختلف دستگاه عصبی موش، حتی تا نخاع، گسترش دادند. تصویربرداری کلسیمی و ثبت فعالیت الکتریکی نیز نشان داد این سلولها فقط زنده نماندهاند؛ بلکه شبکههایی با الگوهای فعالیت شبیه مدارهای عصبی در حال رشد ایجاد کردهاند.
آیا موشها رفتار انسانی بروز دادند؟
یکی از حساسترین پرسشها همین است. پژوهشگران رفتار موشهای دارای بافت انسانی را با موشهای فاقد بخش بزرگی از قشر مغز و موشهای طبیعی مقایسه کردند.
با وجود حذف بخش بزرگی از قشر، بسیاری از رفتارهای پایه موشها نسبتا طبیعی باقی مانده بود. تفاوتهایی در هماهنگی حرکتی ظریف، حافظه کاری و الگوهای رفتاری دیده شد. در برخی آزمونها، موشهای دارای ارگانوئید انسانی وضعیتی میان موشهای طبیعی و موشهای بدون قشر داشتند، اما پژوهش ثابت نکرد که بافت انسانی توانایی شناختی انسانی یا قابلیت کاملا جدیدی به آنها داده باشد.
پاسکا نیز تاکید کرده است که طی شش ماه آزمایش، ویژگی تازهای که نشاندهنده تواناییهای غیرمعمول باشد مشاهده نشد. بافت انسانی در این مدت تقریبا به مرحله رشدی بافت مغز جنین ششماهه انسان رسیده بود و هنوز ساختار منظم لایهها و لوبهای مغز انسان را نداشت.
کاربرد احتمالی؛ از کمبود اکسیژن تا بیماریهای عصبی
هدف اصلی این پژوهش ساخت مغز انسانی در بدن موش نیست. دانشمندان میخواهند محیطی فراهم کنند که بتوان رشد سلولهای مغز انسان را در یک موجود زنده مشاهده کرد. در یکی از آزمایشها، پژوهشگران بافت پیوندی را در معرض کمبود اکسیژن یا هیپوکسی قرار دادند. سلولهای انسانی واکنش مشخصی نشان دادند و تغییراتی در عملکرد حرکتی حیوان هم مشاهده شد. این روش ممکن است در آینده برای مطالعه آسیب مغزی هنگام تولد، فلج مغزی، اختلالات رشد عصبی و بررسی تأثیر جهشهای ژنتیکی یا داروها به کار رود.
البته این فناوری هنوز یک مدل آزمایشگاهی و پیشبالینی است و کاربرد درمانی مستقیمی برای انسان ندارد. کارشناسان مستقل نیز میگویند ارزش واقعی آن زمانی مشخص خواهد شد که معلوم شود تا چه اندازه میتواند بیماریهای انسانی را بهتر از مدلهای فعلی بازسازی کند و آیا نتایج آن در آزمایشگاههای دیگر نیز تکرارپذیر است.
این نوع آزمایشها پرسشهای اخلاقی جدی هم ایجاد میکنند. پژوهشگران استنفورد پیش از اجرای پروژه با متخصصان اخلاق و یگ کمیته مستقل مشورت کردند و رفتار و وضعیت حیوانات را بهطور مستمر زیر نظر داشتند. خود پاسکا گفته است انجام چنین آزمایشهایی روی جانورانی با مغز بزرگتر و از نظر تکاملی نزدیکتر به انسان، مانند میمونها، بهمراتب مسئلهسازتر خواهد بود.
