چگونه مغز مصنوعی ماهها در بدن زنده میمانند و رشد میکنند؟
مجله علمی ایلیاد - دانشمندان امیدوار هستند که روزی بتوان از ارگانوئیدهای پرورشیافته از سلولهای بنیادی، در ترمیم عضو بدن و درمانهای جایگزین استفاده کرد. موشهای آزمایشگاهی، با وجود دریافت ایمپلنتهای مغز انسان، باهوشتر نشدند و رفتار متفاوتی نداشتند.
مغز مینیاتوری انسان، یا ارگانوئیدهای مغز انسان، میتواند بعد از کاشته شدن در جمجمهی موشها زنده بماند و رشد کند. این اولین باری است که ارگانوئیدهای مغزیِ انسان، درون گونههای دیگر قرار گرفتهاند. محققان این پیشرفت را در مقالهی جدیدی که در مجلهی Nature Biotechnology منتشر شده است، شرح دادند.
دانشمندان، بخشهایی از سلولهای بنیادیِ مغز، به اندازهی نخود را پرورش دادند و سپس آنها را در جمجمهی موشها قرار دادند. این محققان مقدار کمی از بافت را از بین بردند تا فضاهایی را برای مغزهای مینیاتوری ایجاد کنند. پنجرههای کوچک و شفاف در جمجمهی موشهای مورد آزمایش به دانشمندان این امکان را داد تا روی ایمپلنتهای مغز نگه دارند؛ ارگانوئیدها نیز برای بیان پروتیئن فلورسنت سبز طراحی شدند که باعث میشد در داخل جمجمهی موشها بدرخشند.
تقریباً ۸۰ درصدِ ایمپلنتها در طی دو هفته با موفقیت دریافت شدند و تمام ایمپلنتهای موفق، نورونهای جدیدی ایجاد کردند. ایمپلنتهای مغزی تقریباً ۲۳۳ روز زنده ماندند. مغز موشها و انسانها حتی به اکسونهای گونههای پیوندی، یا سیمکشی مغز، شکل میدهد و در سراسر سیناپسهایی که نورونهای موش و انسان را به هم متصل میکند، سیگنالهایی را به جلو و عقب ارسال میکند.
«عبدالفتاح منصور»، یکی از پژوهشگران موسسهی سالک، در بیانیهای مطبوعاتی گفت: «این دستاورد بزرگی بود. ما شاهد نفوذ عروق خونی در ارگانوئید و تامین آن با خون بودیم که هیجانانگیز بود، زیرا شاید این کار، راهی برای بقاء طولانیمدت ارگانوئیدها باشد.» در حالی که مشاهدات نشان میدهد که این مغزها درون مدلهای موش رشد میکنند و توسعه مییابند، اما به نظر میرسد که افراد مورد آزمایش، تحت تاثیر این روش قرار نگرفتند و تغییر نکردند. موشها باهوشتر نشدند و رفتار آنها عوض نشد.
محققان، ارگانوئیدهای انسانی را برای مدتی از سلولهای بنیادی پرورش میدهند. دانشمندان، ساختارهای مغز و سلولهای عصبی مختلفی را نیز با موفقیت پرورش دادهاند. با این وجود با رشد ارگانوئیدها در دیسکهای کشت، در نهایت آنقدر بزرگ شدند که زنده نماندند.
پژوهشگر اصلی، «فرد گاج»، متخصص مغز و اعصاب در موسسهی سالک گفت: «ارگانوئیدها تقریباً بعد از پنج هفته از رشد باز میایستند. این تابعی از اندازه است نه زمان. ما شاهد مرگ سلول حتی در لبهی ارگانوئیدهایی در ده هفته آغاز میشوند، هستیم که با گذشت زمان واقعاً چشمگیر میشود. این مانعی جدی برای مطالعات طولانیمدت است.»
به گفتهی منصور، این گروه تحقیقاتی، سه شاهکار اصلی انجام دادهاند؛ قرار دادن ارگانوئید در محیط بافت، متصل کردن آن به موجودی زنده و تزریق آن در سیستم عروقی. منصور گفت: «این سه عنصر هم برای تحقیقات اصلی و هم برای کشف داروی اختلالات مغز مهم هستند؛ به عنوان مثال، رویکرد ما قابلیت آزمایش کردن داروهای پیشبالینی ارگانوئیدهای مغزیِ استخراجشده از بیمار خاص را دارد. به علاوه، بقای طولانیمدت میتواند به ارگانوئید کمک کند که فراتر از مراحل جنینی موجودی که ما در کشت میبینیم، رشد کند.»
در حالی که ارگانوئیدهای پرورشیافته از سلولهای بنیادی میتوانند روزی در ترمیم عضو بدن و درمانهای جایگزین به کار روند، اما محققان میگویند مرحلهی بعد، مدلسازیِ بیماری است. منصور گفت: «امیدواریم این تکنولوژی، این مرحله را معلوم کند و با ایجاد امکان تولید ارگانوئیدهای مغزی از سلولهای بنیادیِ خود بیماران که به جوندگان منتقل میشود، به درک بیماریزاییِ اختلالات عصبی-رشدی، عصبی-روانی و عصبی-اضمحلالی کمک کند.»
نوشته: بروکس های
ترجمه: زهرا جهانبانی - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: زهرا جهانبانی - مجله علمی ایلیاد