به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، حباب‌های کوچک بافت مغز انسان که به موش‌های صحرایی پیوند شده‌اند، به تازگی نقطه عطف مهمی را در مسیر بهبود آسیب‌های جدی مغز پشت سر گذاشته‌اند. مینی مغزهای پیوندی انسان فقط با بافت مغز موش ادغام شدند، علاوه بر ادغام شدن، نورون‌های موجود در ارگانوئیدها شروع به واکنش به محرک‌های بصری کردند: برای اینکار تصاویر سیاه و سفید و نورها به چشمان موش‌ها می‌تابیدند و واکنش‌ها را ثبت می‌کردند، این فرایند در یک بازه زمانی سه ماهه اتفاق افتاد. Isaac Chen، پزشک و جراح مغز و اعصاب از دانشگاه پنسیلوانیا، می‌گوید: «ما انتظار نداشتیم این میزان از یکپارچگی عملکردی را به این زودی ببینیم. زیرا "مطالعات دیگری نیز در مورد پیوند سلول‌های منفرد به مغز موش انجام شده است که نشان می‌دهد حتی 9 یا 10 ماه پس از پیوند سلول‌های عصبی انسان به یک جونده، آنها هنوز به طور کامل بالغ نشده‌اند."

امکان ادغام ارگانوئیدهای انسانی  با مغز آسیب دیده پستانداران وجود دارد

ارگانوئیدهای مغز ایجاد شده از سلول‌های بنیادی پرتوان انسان، رویکردی امیدوارکننده برای ترمیم مغز است. زیرا آنها بسیاری از ویژگی‌های ساختاری مغز را به دست می‌آورند و امکان ترمیم مشابه در بیمار را افزایش می‌دهند. ولی اینکه آیا این ارگانوئیدها می‌توانند با شبکه‌های مغز میزبان در زمینه مغز پستانداران بالغ آسیب دیده، ادغام شوند به خوبی مشخص نیست. در اینجا، ما شواهد ساختاری و عملکردی ارائه می‌کنیم که نشان می‌دهد ارگانوئیدهای مغز انسان پس از پیوند به حفره‌های آسیب بزرگ در قشر بینایی، با موفقیت با سیستم بینایی موش‌های بالغ ادغام می‌شوند. در همین راستا ردیابی ترانس سیناپسی مبتنی بر ویروس، یک مسیر پلی سیناپسی بین نورون‌های ارگانوئید و شبکیه میزبان و اتصال متقابل بین پیوند و سایر مناطق سیستم بینایی را نشان می‌دهد. تحریک بصری حیوانات میزبان پاسخ‌هایی را در نورون‌های ارگانوئیدی از جمله انتخاب جهت گیری ایجاد می‌کند. این نتایج توانایی ارگانوئیدهای مغز انسان را برای اتخاذ عملکرد پیچیده پس از قرار دادن در حفره‌های آسیب بزرگ را نشان می‌دهد، بنابراین این مطالعه، یک استراتژی ترجمه‌ای جدید برای بازگرداندن عملکرد مغز پس از آسیب به قشر آن را پیشنهاد می‌کند.

پیوند ارگانوئیدهای قشری انسان به مغز حیوانات

اتصال قطعات مغز انسان، که در این مورد به نام ارگانوئیدهای قشری شناخته می‌شود، در مغز جوندگان به طور فزاینده ای پیچیده می‌شود. اول، نورون های فردی بودند. اخیراً، دانشمندان با موفقیت ارگانوئیدهای قشری انسان را به مغز موش‌های صحرایی و موش‌های بالغ پیوند زده‌اند که به خوبی با بافت میزبان ادغام شده و نشانه‌هایی از عملکرد را نشان می‌دهند. اکنون، چن و تیمش قدم بعدی را برداشته‌اند: پیوند بافت مغز انسان به موش‌های بالغ با آسیب‌های بزرگ قشر مغز، تا ببینند آیا آنها نیز می‌توانند یکپارچگی عملکردی را نشان دهند. چن می‌گوید: «ما در این مطالعه نه تنها بر پیوند سلول‌های فردی، بلکه در واقع پیوند بافت نیز تمرکز کردیم.

ارگانوئیدهای مغزی

ارگانوئیدهای مغزی دارای معماری هستند، ساختاری شبیه مغز دارند.درواقع ارگانوئیدهای مغزی یک فناوری جدیدو البته هیجان انگیز برای درک و درمان بیماری‌های مغز هستند. این بافت‌های عصبی سه‌بعدی از خودسازماندهی سلول‌های بنیادی پرتوان مشتق شده‌اند و روند رشد مغز انسان، از جمله مناطق پیش‌ساز و لایه‌های قشر ابتدایی را نشان م‌یدهند. ارگانوئیدهای مغز در بررسی جنبه‌های مختلف نوروبیولوژی تکاملی و زیست شناسی مقایسه ای ارزشمند بوده‌اند.

طریقه انجام آزمایش و نحوه ارزیابی

برای رشد مغزهای کوچک انسان، محققان از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی استفاده کردند که از نظر ژنتیکی برای بیان پروتئین فلورسنت سبز تغییر یافته بودند. سلول‌های بنیادی پرتوان القایی از سلول‌های بنیادی بالغ که با مهندسی معکوس به حالت تمایز نیافته شبیه جنین تبدیل شده‌اند، تولید می‌شوند. یعنی می‌توانند به انواع مختلفی از سلول‌ها تبدیل شوند. پروتئین فلورسنت سبز به ارگانوئیدها توانایی فلورسانس می‌دهد، تا با دنبال کردن این نور فلورسانس بتوان جایگاه نهایی بافت پیوند شده را دنبال کرد. در ادامه مشاهده شد که این سلول‌های بنیادی تولید شده، در طی حدود 80 روز به سلول‌های عصبی انسان تبدیل شده و درنهایت نیز به ارگانوئیدهای کوچکی تبدیل می‌شدند. هنگامی که ارگانوئیدها رشد کردند، محققان تصمیم گرفتند آنها را به مغز 10 موش صحرایی نر بالغ پیوند بزنند. محققان ابتدا در مغز هر موش حفره ای به اندازه ارگانوئید ایجاد کردند که عرض آن حدود 2 میلی متر بود. این حفره نشان دهنده یک آسیب جدی مغزی است. هنگامی که حفره ایجاد شد، ارگانوئید وارد شد و مغز موش‌ها را بخیه زدند و اجازه دادند تا بهبود یابند. محققان برای مشاهده چگونگی ادغام ارگانوئید با مغز پس از بهبودی، به چشم موش‌ها ویروس‌هایی با برچسب فلورسنت تزریق کردند که در امتداد سیناپس‌های آنها حرکت می‌کردند. آن‌ها سپس توانستند اتصالات عصبی را از شبکیه موش‌ها تا ارگانوئیدهای پیوند شده مغزی ردیابی کنند.

نتایج کسب شده از این آزمایش

"چن می‌گوید. سپس، برای ارزیابی تحریک پذیری این نورون‌های ادغام شده، به موش‌ها نورهای چشمک زن و تصاویر متشکل از میله‌های سیاه و سفید متناوب نشان داده شد، محققان از الکترودها برای مطالعه فعالیت درون ارگانوئید استفاده کردند. حدود 25 درصد از نورون‌های انسانی به تحریک نور پاسخ دادند. ما دیدیم که تعداد زیادی از نورون‌های درون ارگانوئید به جهت‌گیری‌های خاصی از نور پاسخ می‌دهند، که به ما شواهدی می‌دهد که این نورون‌های ارگانوئید نه‌تنها قادر بودند با سیستم بینایی ادغام شوند، بلکه می‌توانستند عملکردهای بسیار خاصی از بینایی را نیز انجام دهند.  این آزمایش به دلیل محدودیت‌های سرکوب ایمنی مورد نیاز برای جلوگیری از دفع بافت انسانی بدن موش‌ها به سه ماه محدود شد. در پایان آزمایش، موش‌ها کشته شدند. بنابراین به دلیل این زمان کوتاه ارزیابی، این امکان وجود دارد که نورون‌های انسان به طور کامل بالغ نشده باشند. به گفته محققان، این می‌تواند توضیح دهد که چرا پاسخ نورون‌ها بالاتر نبوده است. با این حال، نتایج برای این خط تحقیق امیدوارکننده است و می‌توان از آن برای طراحی و اصلاح آزمایش‌های آینده استفاده کرد. این تیم استفاده از جوندگان ژنتیکی سرکوب شده سیستم ایمنی را برای مطالعات طولانی مدت توصیه می‌کنند.

برنامه مطالعاتی آینده این گروه

چن می‌گوید: «بافت‌های عصبی پیوند شده، پتانسیل بازسازی نواحی از مغز آسیب دیده را دارند. ما همه چیز را حل نکرده‌ایم، اما این اولین قدم بسیار محکم است. اکنون، می‌خواهیم بفهمیم که چگونه می‌توان از ارگانوئیدها در سایر نواحی قشر مغز استفاده کرد، نه فقط قشر بینایی، و می‌خواهیم قوانینی را که نحوه ادغام نورون‌های ارگانوئیدی با مغز است یادبگیریم تا خودمان آن را هدایت کنیم تا بتوانیم آن فرآیند را بهتر کنترل کنیم و آن را سریع‌تر انجام دهیم." این تحقیق در Cell Stem Cell منتشر شده است.

پایان مطلب/.