ترمیم مغز آسیب‌دیده موش با سلول‌های آزمایشگاهی مغز انسان

پریسا عباسی - یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که مدل‌های مینیاتوری و آزمایشگاهی از سطح چین و چروک خورده مغز انسان را می‌توان به مغز موشهای زنده پیوند زد. از این کار می‌توان برای ترمیم اتصالات آسیب‌دیده در سیستم‌های پردازش حسی جوندگان استفاده کرد. نویسندگان این مطالعه باور دارند که روزی می‌توان از چنین مغزهای کوچکی که با نام ارگانوئیدهای مغزی شناخته می‌شوند، برای ترمیم مغز انسان‌های بیمار استفاده کرد.

دکتر هان چیائوآیزاک چن، استادیار جراحی مغز و اعصاب در دانشگاه پزشکی پرلمن پنسیلوانیا، و نویسنده ارشد این مطالعه گفت:«من این کار را اولین گام در ایجاد و توسعه یک استراتژی جدید برای ترمیم مغز می‌دانم.»

چن در گفتگو با لایو ساینس گفت: نهایتا ارگانوئیدها قادر خواهند بود برای بازگرداندن عملکرد صحیح مغز، پس از یک آسیب تروماتیک، یک جراحی تهاجمی یا سکته مغزی و یا کمک به مبارزه با اثرات بیماری‌های عصبی نظیر پارکینسون مورد استفاده قرار گیرند. اگرچه سالها طول خواهد کشید تا بتوانیم از این فناوری در مغز انسان استفاده کنیم.

چن و همکارانش در این مطالعه جدید که در تاریخ ۲ فوریه در مجله Cell Stem Cell منتشر شد، نشان دادند که می‌توان ارگانوئیدهای مغزی رشد یافته از سلول‌های بنیادی انسان را به قشر آسیب‌دیده مربوط به بینایی موش، یعنی جایی که ابتدا اطلاعات از چشم برای پردازش به آنجا ارسال می‌شود، پیوند زد.

زمانی که نور از جسمی به شبکیه چشم می‌رسد، یک پیام الکتریکی با سرعت به قشر بینایی «اولیه» می‌رسد، و مغز شروع به تجزیه ویژگی‌های اساسی چیزی که روبرویش قرار دارد می‌کند. سپس این داده‌ها به قشر بینایی «ثانویه» ارسال می‌شوند و در آنجا مرحله دوم تجزیه و تحلیل صورت می‌گیرد. در این مطالعه جدید، موش‌های بالغ در قشر بینایی ثانویه دچار آسیب بزرگی شده بودند و محققان از یک ارگانوئید برای بستن سوراخ ایجاد شده در مغز استفاده کردند.

در تحقیقات قبلی انجام شده ، دانشمندان سلول‌های مغزی منفرد را به مغز جوندگان سالم در سنین مختلف، و ارگانوئیدها را به مغز جوندگان بسیار جوان و سالم پیوند زده بودند. چن گفت: با پیوند ارگانوئیدها به موش‌های پیرتر و آسیب‌دیده، گامی به سوی استفاده از ارگانوئیدها برای ترمیم آسیب‌های مغزی برداشته‌ایم.

این تیم ارگانوئیدهای خود را از نوعی سلول بنیادی انسانی که می‌تواند انواع مختلفی از سلول‌ها را پرورش دهد، گرفته‌اند. محققان به مدت ۸۰ روز از تمام علائم شیمیایی استفاده کردند تا این سلول‌های بنیادی را جذب توده‌های سه بعدی کنند که حاوی بسیاری از سلول‌های موجود در قشر مغز انسان و لایه بیرونی چروک خورده مغز(و نه همه قسمت‌های آن) بود. این قشر شامل شش لایه مجزای بافت است و ارگانوئیدهای رشد یافته در آزمایشگاه تا هشتادمین روز، حاوی لایه‌های مشابه، اما تا حدودی ابتدایی بودند.

چن در مورد معماری سه بعدی ارگانوئیدها می‌گوید:«این ساختار واقعا برای مشخص کردن عملکرد مغز بسیار مهم است. اگرچه با وجودی که توده‌های بافت، از بسیاری جهات شبیه به قشر واقعی مغز هستند، اما به هیچ وجه کامل نیستند.»

تیم تحقیقاتی برای پیوند هر ارگانوئید به مغز موش، یک تکه از جمجمه هر جونده را برداشته و ارگانوئید را داخل آن قرار دادند و سپس سوراخ ایجاد شده را با یک سرپوش محافظ مهر و موم کردند. به موش‌ها در طول عمل و بعد از آن داروهای سرکوب‌کننده سیستم ایمنی داده شد تا بدن آنها عمل پیوند را پس نزند.

در طول سه ماه بعد از عمل، رگ‌های خونی موش‌ها به ارگانوئیدها نفوذ کردند و در نتیجه سلول‌های ارگانوئیدها از نظر فیزیکی با سایر سیستم‌های پردازش بینایی جوندگان آمیخته شدند.

در طول این مدت، ارگانوئیدها کمی بزرگتر شدند، و سلول‌های جدید به دست آوردند و چیزی شبیه به سیم را برای اتصال به سلول‌های مغزی موش‌ها ایجاد کردند. محققان نقشه این اتصالات جدید را با استفاده از یک ردیاب فلورسنت ترسیم کردند که نشان می‌داد ارگانوئیدها توانسته‌اند با موفقیت از طریق این شبکه از سیم‌ها، به شبکیه چشم متصل شوند. علاوه بر این محققان در مقابل این موش‌ها محرک‌های بصری(از جمله نورهای چشمک‌زن و نوارهای سیاه و سفید روی یک صفحه نمایش) قرار دادند و دریافتند که ارگانوئیدها، همانطور که از قشر بینایی سالم انتظار می‌رود، در واکنش به این محرک‌ها فعال می‌شوند.

این تیم برای بررسی توانایی موش‌ها برای دیدن، پس از آسیب‌های وارد شده یا پس از پیوند، آزمایش‌های بینایی یا رفتاری انجام ندادند. آنها اکنون درحال ارزیابی این موارد هستند. محققان قصد دارند تا در آینده آزمایش‌هایی را انجام دهند تا ببینند آیا ارگانوئیدها می‌توانند به همین شکل در سایر بخش‌های مغز، همانند قشر حرکتی که حرکات را کنترل می‌کنند، ادغام شوند یا نه. و سپس قصد دارند به مطالعه عواملی که سرعت و وسعت این ترکیب و ادغام را کنترل می‌کنند بپردازند.

علاوه بر این، تیم تحقیقاتی امیدوار است ارگانوئیدهای مغزی را طوری ارتقاء دهند تا آنها بتوانند به شکل بهتری از مغز واقعی انسان تقلید کنند. چن گفت:«ما بستری می‌خواهیم که بتواند بیشتر شبیه به مغز عمل کند.» و در تئوری امیدواریم که این روش در آینده بتواند برای ترمیم مغز مفیدتر باشد.

منبع: Live Science

۵۸۵۸