ولم تتكامل الأدمغة البشرية المصغرة المطعمة فقط مع أنسجة دماغ الفئران المحيطة - بدأت الخلايا العصبية في العضيات في الاستجابة للمنبهات البصرية: صور بالأبيض والأسود وأضواء تسطع في عيون الفئران. وحدث هذا في غضون ثلاثة أشهر.
ويقول الطبيب وجراح الأعصاب إتش إسحاق تشين من جامعة بنسلفانيا: "لم نكن نتوقع رؤية هذه الدرجة من التكامل الوظيفي مبكرا جدا. كانت هناك دراسات أخرى تبحث في زرع خلايا فردية تظهر أنه حتى بعد 9 أو 10 أشهر من زرع الخلايا العصبية البشرية في القوارض، فإنها لا تزال غير ناضجة تماما".
ويزداد تعقيد قطع أجزاء من أدمغة الإنسان، والمعروفة في هذه الحالة باسم العضيات القشرية، في أدمغة القوارض. أولا، كانت الخلايا العصبية الفردية. في الآونة الأخيرة، نجح العلماء في زرع أشباه عضويات قشرية بشرية في أدمغة صغار الجرذان والفئران البالغة التي انضمت إلى الأنسجة المحيطة وأظهرت علامات على الأداء الوظيفي.
الآن، اتخذ تشين وفريقه الخطوة التالية: زرع أنسجة دماغ بشرية في فئران بالغة مصابة بإصابات قشرية كبيرة، لمعرفة ما إذا كان بإمكانها أيضا إظهار التكامل الوظيفي.
ويقول تشين: "لم نركز فقط على زرع الخلايا الفردية، ولكن في الواقع زرع الأنسجة. عضيات الدماغ لها بنية؛ تشبه الدماغ. تمكنا من النظر إلى الخلايا العصبية الفردية داخل هذا الهيكل لاكتساب فهم أعمق لتكامل العضويات المزروعة".
ولتنمية أدمغة الإنسان المصغرة، استخدم الباحثون خلايا جذعية مستحثة متعددة القدرات معدلة وراثيا لإخراج البروتين الفلوري الأخضر.
ويتم إنتاج الخلايا الجذعية المحفزة متعددة القدرات من الخلايا الجذعية البالغة التي تمت هندستها العكسية إلى حالة جنينية غير متمايزة؛ أي أنها يمكن أن تتطور إلى أنواع مختلفة من الخلايا. ويمنح البروتين الفلوري الأخضر العضيات القدرة على التألق.
ونمت هذه الخلايا الجذعية إلى خلايا عصبية بشرية على مدار حوالي 80 يوما، وتطورت إلى عضيات صغيرة. وبمجرد زراعة العضيات، شرع الباحثون في زرعها في أدمغة 10 ذكور فئران بالغة.
وابتكر الباحثون في البداية تجويفا في دماغ كل فأر بحجم العضو العضوي، عرضه حوالي 2 ملم. ويمثل هذا التجويف إصابة خطيرة في الدماغ. وبمجرد إنشاء التجويف، يتم إدخال العضو العضوي، وتترك الجرذان للشفاء.
لمعرفة كيفية تكامل العضويات مع الدماغ بعد الشفاء، قام الباحثون بحقن عيون الفئران بفيروسات ذات علامات فلورية تنتقل على طول نقاط الاشتباك العصبي الخاصة بها. ثم تمكنوا بعد ذلك من تتبع الروابط العصبية من شبكية الفئران، وصولا إلى العضيات المزروعة في الدماغ.
وبعد ذلك، بينما عُرضت على الفئران أضواء ساطعة وصور تتكون من أشرطة سوداء وبيضاء متناوبة، استخدم الباحثون أقطابا كهربائية لدراسة النشاط داخل العضو. حوالي 25٪ من الخلايا العصبية البشرية استجابت لتحفيز الضوء.
واقتصرت التجربة على ثلاثة أشهر بسبب القيود المفروضة على كبت المناعة المطلوب لمنع أجسام الفئران من رفض الأنسجة البشرية.
وبسبب هذا الوقت القصير، من المحتمل أن الخلايا العصبية البشرية لم تكن ناضجة بشكل كامل.
ومع ذلك، تظهر النتائج واعدة لهذا النوع من البحث، ويمكن استخدامها لتصميم وصقل التجارب المستقبلية. ويوصي الفريق باستخدام القوارض المثبطة للمناعة وراثيا لإجراء دراسات على المدى الطويل.
ونشر البحث في Cell Stem Cell.
المصدر: ساينس ألرت