به گزارش آماج، پژوهشگران با کاشت انداموارههای مغزی ساختهشده از سلولهای بنیادی انسان در مغز موشهایی که بخش بزرگی از قشر مغزی خود را از دست داده بودند، توانستند بهبود قابلتوجهی در برخی تواناییهای شناختی و حرکتی این حیوانات مشاهده کنند؛ یافتهای که میتواند مسیرهای تازهای برای مطالعه ترمیم مغز و برخی اختلالات عصبی ایجاد کند.
انداموارههای مغزی چگونه به مغز موشها پیوند خوردند؟
گروهی از پژوهشگران به سرپرستی سرجیو پاسکا از دانشگاه استنفورد، موشهایی را بهصورت ژنتیکی دستکاری کردند تا بیش از ۹۰ درصد قشر مغزی آنها از بین برود؛ یعنی تقریباً نیمی از حجم مغز حیوان فاقد قشر طبیعی بود.
در حدود نیمی از این موشها، چهار اندامواره مغزی انسانی در حفره ایجادشده در جمجمه کاشته شد. این انداموارهها از سلولهای بنیادی انسانی و طی حدود ۴۰ روز در آزمایشگاه ساخته شده بودند. پژوهشگران این گروه را «XCX» نامگذاری کردند و موشهای مشابهی که پیوند دریافت نکرده بودند، بهعنوان گروه مقایسه در نظر گرفته شدند.
اندامواره مغزی یا Brain Organoid ساختاری سهبعدی است که از سلولهای بنیادی ساخته میشود و میتواند برخی ویژگیهای سلولها و بافت مغز انسان را بازسازی کند؛ البته ساختار آن با یک مغز کامل و طبیعی تفاوت دارد.
بهبود حافظه و حرکت پس از پیوند
چند ماه پس از پیوند، موشهایی که اندامواره دریافت نکرده بودند، در آزمون حافظه و مسیریابی در هزارتو عملکرد ضعیفتری نسبت به موشهای سالم داشتند. در مقابل، این نقص شناختی در موشهای دارای اندامواره انسانی تا حد زیادی برطرف شده بود.
الگوی راه رفتن این موشها نیز بین موشهای دارای آسیب مغزی و موشهای سالم قرار داشت؛ موضوعی که نشان میدهد پیوند ممکن است علاوه بر عملکردهای شناختی، بخشی از اختلالات حرکتی ناشی از فقدان قشر مغزی را نیز کاهش داده باشد.
تصویربرداریهای انجامشده نیز نشان داد انداموارهها رشد کرده و ساختارهایی شبیه قشر مغز ایجاد کردهاند. به گفته پژوهشگران، سلولهای انسانی در نهایت بخش بزرگی از فضای ناشی از فقدان بافت مغزی را پوشانده بودند.
اتصال سلولهای انسانی به سیستم عصبی موش
یکی از نکات قابل توجه این پژوهش، شکلگیری ارتباطات عصبی میان بافت انسانی پیوندشده و سیستم عصبی موشها بود. برخی از سلولهای عصبی موجود در انداموارهها دارای آکسونهایی بودند که از قشر مغزی به سمت نخاع امتداد پیدا میکردند.
پژوهشگران همچنین گزارش کردند که این انداموارهها شامل نوعی نورون موسوم به نورونهای فون اکونومو بودند؛ سلولهایی که در مغز انسان با برخی فرایندهای مرتبط با رفتار اجتماعی ارتباط دارند.
گسترش رشتههای عصبی به سمت نخاع میتواند یکی از توضیحات احتمالی برای بهبود عملکرد حرکتی موشهای پیوندشده باشد، هرچند برای مشخص کردن دقیق سازوکار این اثر به مطالعات بیشتری نیاز است.
آیا انداموارههای انسانی واقعاً جای قشر مغز را گرفتند؟
با وجود نتایج امیدوارکننده، پژوهشگران تأکید دارند که انداموارههای مغزی هنوز معادل یک قشر مغزی طبیعی و کامل نیستند.
یورگن نوبلیش از مؤسسه زیستفناوری مولکولی در وین، با اشاره به ساختار این بافتها میگوید سلولهای مختلف عصبی در اندامواره وجود دارند، اما مانند قشر طبیعی مغز در نواحی کاملاً سازمانیافته و تفکیکشده قرار نگرفتهاند.
به بیان دیگر، انداموارهها توانستهاند با مغز میزبان ارتباط برقرار کنند و برخی عملکردها را تحت تأثیر قرار دهند، اما هنوز سازمان پیچیده و لایهبندیشده قشر مغز انسان را بهطور کامل بازسازی نمیکنند.
تفاوت این مطالعه با پژوهشهای قبلی
پیش از این نیز دانشمندان انداموارههای مغزی انسانی را به مغز موشها و موشهای صحرایی پیوند زده بودند. در برخی از این آزمایشها مشخص شد نورونهای انسانی میتوانند با مغز حیوان ارتباط برقرار کرده و بر رفتار آن اثر بگذارند.
اما تفاوت مهم مطالعه جدید این است که بخش بسیار بزرگی از قشر مغز حیوان پیش از پیوند وجود نداشت. بنابراین، پژوهشگران بررسی کردند که آیا بافت انسانی میتواند بخشی از فضای خالی و عملکرد ازدسترفته را جبران کند یا خیر.
ارتباط احتمالی با مطالعه آسیبهای مغزی
در بخش دیگری از آزمایش، پژوهشگران دریافتند موشهای دارای اندامواره انسانی در برابر کمبود اکسیژن یا هیپوکسی واکنشی متفاوت از موشهای معمولی نشان میدهند و این واکنش تا حدی به پاسخ انسانی شباهت دارد.
این موضوع از آن جهت اهمیت دارد که موشها بهدلیل سازگاری تکاملی با زندگی در محیطهای زیرزمینی، نسبت به کاهش اکسیژن مقاومت بیشتری دارند. بنابراین، چنین مدلهایی ممکن است در آینده برای مطالعه برخی آسیبهای مغزی ناشی از کمبود اکسیژن، از جمله آسیبهای مرتبط با فلج مغزی، کاربرد داشته باشند.
با این حال، چنین کاربردهایی هنوز در مرحله پژوهشی قرار دارند و نمیتوان نتایج این آزمایش را به درمان انسان تعمیم داد.
آیا موشها با مغز انسانیشده، هوشیارتر میشوند؟
یکی از مهمترین پرسشهای اخلاقی درباره این نوع پژوهشها این است که آیا ورود بافت مغزی انسانی به مغز حیوان میتواند سطح هوشیاری یا آگاهی آن را به شکلی غیرطبیعی تغییر دهد.
پژوهشگران و متخصصان درگیر در این حوزه تأکید کردهاند که شواهد فعلی نشان نمیدهد موشهای دارای اندامواره انسانی به سطحی از هوشیاری یا شناخت مشابه انسان رسیده باشند. بهبود عملکرد در یک آزمون حافظه یا حرکت نیز بهتنهایی به معنای ایجاد آگاهی انسانی نیست.
با این حال، گسترش استفاده از بافتهای انسانی در مغز حیوانات، نیازمند بررسی دقیق مسائل اخلاقی است. رفاه حیوان، احتمال ایجاد درد یا رنج غیرضروری و تناسب میان خطر آزمایش و ارزش پزشکی احتمالی آن از جمله موضوعاتی هستند که باید در مطالعات آینده مورد توجه قرار گیرند.
این یافته برای آینده پزشکی چه معنایی دارد؟
نتایج این پژوهش نشان میدهد انداموارههای مغزی انسانی میتوانند بیش از یک بافت آزمایشگاهی ساده باشند و در شرایط خاص با مغز یک حیوان ارتباط عملکردی برقرار کنند. با این حال، فاصله زیادی میان چنین آزمایشهایی و استفاده درمانی از انداموارههای انسانی در بیماران وجود دارد.
پژوهشهای آینده باید مشخص کنند که این بافتها چگونه با مدارهای عصبی میزبان یکپارچه میشوند، عملکرد آنها تا چه اندازه پایدار است و آیا میتوان از این روش برای مطالعه یا درمان آسیبهای مغزی در انسان استفاده کرد یا خیر.
در مجموع، این مطالعه شواهد اولیهای ارائه میکند که نشان میدهد بافتهای مغزی ساختهشده از سلولهای انسانی میتوانند بخشی از عملکرد ازدسترفته را در یک مدل حیوانی جبران کنند؛ اما این یافته هنوز به معنای امکان «بازسازی مغز انسان» یا یک روش درمانی آماده استفاده نیست.
برای مطالعه تازهترین اخبار و یافتههای علمی، به آماج مراجعه کنید.
