مغزهای کوچک درمان‌کننده

در حقیقت این توپ‌های حباب‌مانند، نوعی سلول‌ های مغزی هستند که با انشعاب‌های متعددی به یکدیگر متصل شده‌اند و جرقه‌های الکتریکی بین آنها در جریان است. این سلول‌های مغزی به دنبال تلاش برای ساخت مغز انسان در آزمایشگاه دکتر مدلین لنکستر از دانشگاه کمبریج بریتانیا رشد داده شده‌اند.

پژوهشگران این گروه‌ تحقیقاتی در تلاشند تا با کمک این سلول‌های مغزی آزمایشگاهی و شبیه‌سازی فعالیت‌سلول‌های مغزی در محیط آزمایشگاه به شناخت بهتری از بیماری مغزی و شناختی دست پیدا کنند.

محققان با تولید ساختارهای ریزاندام مغزی که به آن «ریزمغز» هم می‌گویند، به دنبال این موضوع هستند که بتوانند سازوکار مغز را به‌خوبی درک کنند.

شناخت عملکردهای اسرارآمیز مغز، راه را برای درمان بسیاری از بیماری‌های مغزی باز می‌کند. مثلا، اگر بتوانیم عملکرد مغز در افراد مبتلا به اوتیسم یا افراد مبتلا به بیماری‌های زوال عقل یا نورون ‌حرکتی را بررسی و تفاوت آن را با مغز افراد سالم شناسایی کنیم، این بیماری‌ها به‌راحتی درمان می‌شوند.

رشد و توسعه ریزمغزها

هدف اصلی این گروه تحقیقاتی در تولید ریزمغز، درک چگونگی رشد و تکامل مغز انسان است. آنها می‌خواهند بدانند چه‌چیزی باعث می‌شود تا مغز انسان خاص و از موجوداتی مانند شامپانزه‌ها و گوریل‌ها متفاوت باشد.

بعد از این‌که سال ۱۳۸۵/ ۲۰۰۶، یک محقق ژاپنی توانست سلول‌های پوست فردی بزرگسال را به‌طور ژنتیکی دستکاری کرده و به سلول‌های بنیادی تبدیل کند، محققان دیگر به فکر استفاده از این روش برای تولید ریزاندام‌های مختلف مانند ریز‌مغز در آزمایشگاه افتادند.

درواقع کشف سلول‌های بنیادی کلید راز رشد اندام‌های مختلف بدن انسان در آزمایشگاه بوده است؛ زیرا سلول‌های بنیادی در مقایسه با سلول‌های دیگر به‌راحتی قابل تکثیر و دستکاری‌اند.

اکنون دانشمندان علوم اعصاب، برای استفاده از قابلیت‌های ریزمغزها در شناخت مغز انسان، قصد دارند ریزمغز‌های آزمایشگاهی را بزرگ‌تر و پیچیده‌تر کنند.

آنها در تلاشند به این نوع ساختار مغزی، رگ‌های خونی اضافه کنند. برخی دیگر از محققان برای انجام این کار، دو ریزمغز را با هم ترکیب کردند تا هرکدام از آنها بخشی متفاوت از مغز را تقلید کند. اگر محققان بتوانند مغز انسان را آن‌گونه که باید در آزمایشگاه رشد دهند، می‌توانند با بررسی مغز واقعی و در حال رشد انسان، تمام جزئیات آن را شناخته و راه را برای درمان بهتر بیماری‌های مغزی باز کنند اما این ساختار مغزی آزمایشگاهی هنوز آن‌گونه که باید رشد نکرده تا بتواند تمام کارهای مغز انسان را تقلید کند.

بعد سوم سلول‌های واقعی

نقطه‌ضعف رشد سلول‌های عصبی روی سطح صاف در ظرف آزمایشگاهی،‌ مصنوعی‌بودن مجموعه‌ای است که این سلول‌ها درون آن رشد می‌کنند.

در واقع سلول‌های واقعی، ساختاری سه‌بعدی دارند و با هم دائم در ارتباط هستند. بنابراین برای این‌که بتوان توپ‌های سه‌بعدی سلول‌ها را ایجاد کرد باید به حباب‌های کوچک ژل معلق در مایع ظروف آزمایشگاهی، سلول‌های بنیادی تزریق کرد تا آنها درون مایع فرونرفته و به ته ظرف سقوط نکنند و درنهایت تشکیل سلول‌های سه‌بعدی بدهند.

مدلین لنکستر، محقق بریتانیایی، برای تولید ریزمغز، ابتدا از سلول‌های بنیادی انسان استفاده کرد، سپس آنها را در مسیر تبدیل به سلول‌های بنیادی عصبی قرار داد. پس از دو ماه این سلول‌های عصبی به چند بافت متفاوت و درنهایت به نوعی ساختار ریزاندام مغزی تبدیل شدند.

این بافت‌ها حاوی انواع متفاوتی از عصب‌های بالغ و سلول‌های نابالغ قرار گرفته در لایه‌های جداگانه بودند که درون حفره‌هایی پر از مایع قرار داشتند.

محققان امیدوارند با استفاده از این روش رشد مغز و با استفاده از نمونه‌های بافت جنینی انسان، در آینده مغز کامل انسان را تولید کرده و تمام جزئیات ساختاری و عملکردی آن را بشناسند.

ریزمغزهای بیمار

محققان دیگر ریزمغزهایی تولید کردند که بیماری‌های مختلف، مثل بیماری‌های نورون حرکتی را تقلید می‌کردند. بیماری‌های نورون حرکتی معمولا در اثر جهش‌هایی به وجود می‌آیند که در مجموعه تعدادی از ژن‌ها رخ می‌دهند.

این نوع جهش‌ها معمولا از توانایی مغز در مقابله با عوارض ناشی از جهش‌ها می‌کاهند. بنابراین محققان برای تولید ریزمغز مبتلا به بیماری نورون حرکتی از ژن‌های افراد مبتلا به این نوع بیماری استفاده کردند تا بتوانند واکنش مغز را کاملا درک کرده و دارویی موثر برای درمان این مشکل مغزی پیدا کنند.

همچنین محققان دانشگاه ییل (Yale) ریزمغزهای مبتلا به اوتیسم را با استفاده از ژن خانواده‌ای که به این بیماری مبتلا بودند تولید کردند و با بررسی آن دریافتند مغز این افراد عصب‌های بازدارنده بیشتری دارد. این محققان معتقدند با استفاده از ریزمغزهای بیمار می‌توانند علت بیماری‌های مختلف مغزی را شناخته و معایب احتمالی مغز انسان را در دوران جنینی شناسایی کرده و با دستکاری ژنتیکی، جنین را درمان کنند.

تلاش محققان دیگر در تولید مغز انسان

محققان دیگر از سراسر دنیا هم به فکر تولید مغز انسان افتاده‌اند و هرکدام روش‌های مختلفی را آزمایش می‌کنند. آنها در این مسیر متوجه شده‌اند که توپ‌های سلولی آزمایشگاهی از این نظر که کدام لایه سلولی و چه نوع پروتئینی تشکیل دهند و این‌که کدام‌یک از ژن‌ها را فعال کنند، از الگوهای مشابه رشد جنینی پیروی می‌کنند. درواقع در این رشد، نوعی فرآیند الگوسازی وجود دارد بنابراین می‌توان سلول‌های بنیادی را درون ظرفی در آزمایشگاه تحت شرایط خاصی قرار داد تا خود آنها به ساختارهای متفاوتی تبدیل شوند.

موضوع جالبی که نظر محققان را جلب کرد، این است عصب‌های بالغ رشدیافته در ظروف آزمایشگاهی علائم الکتریکی دارند و گاهی‌اوقات الگوهایی از فعالیت‌های همزمان به نام «امواج‌مغزی» از خود نشان می‌دهند. درواقع این ساختار پیچیده درست شبیه جنین، یک‌ماه پیش از تولد است.

تلاش برای رشد ریزمغزهای پیشرفته

ریزمغزهای تولید ‌شده در آزمایشگاه‌ها مدل‌های ناقصی از مغز انسانند. از آنجا که خون ندارند بنابراین عاری از اکسیژن و مواد مغذی‌اند و نمی‌توانند رشد کافی داشته باشند. بنابراین هنوز آنها در تشخیص علت بیماری‌های مغزی کاملا کاربردی نیستند بنابراین محققان دیگر تلاش‌های بیشتری برای رشد ریزمغزهای پیشرفته کرده‌اند.

مثلا برخی از محققان رگ‌های خونی موش را به ریزمغز پیوند زده و کاری کردند ریزمغز رشد کند و کامل شود اما مشکل این ریزمغز این بود که دیگر مغز انسان نبود.

محققی دیگر با اتصال بی‌سیم ریزمغز به ربات‌های کوچک و خرچنگ‌مانند، واکنش‌هایی بین بافت‌های مغز و ربات دریافت کردند البته نتایج نهایی این آزمایش هنوز منتشر نشده است. اگرچه محققان هنوز نتوانسته‌اند مغز کامل انسان را در آزمایشگاه رشد دهند اما با وجود «ریزمغزهای» آزمایشگاهی قدم در این مسیر هیجان‌انگیز گذاشته‌اند و امیدوارند روزی برسد که این ساختار پیچیده بدن انسان را کاملا درک کرده و بیماری‌های مرتبط با آن را درمان کنند.

منبع: New Scientist