.jpg)
يمكن أن تنضج الخلايا في عضيات الدماغ المصنوعة من الخلايا الجذعية البشرية لتشبه تلك الموجودة في دماغ ما بعد الولادة
ضع الخلايا الجذعية البشرية في طبق مختبر يحتوي على العناصر الغذائية المناسبة ، وستبذل قصارى جهدها لتكوين دماغ صغير. ستفشل ، لكنك ستحصل على عضوي (organoid) (العضوي هو نسخة مصغرة ومبسطة من عضو يتم إنتاجه في المختبر في ثلاثة أبعاد تظهر تشريحًا دقيقًا واقعيًا): كتلة شبه منظمة من الخلايا. أصبحت العضيات أداة قوية لدراسة تطور الدماغ والأمراض ، لكن الباحثين افترضوا أن هذه النقط المجهرية تعكس فقط تطور الدماغ قبل الولادة - مراحله الأولى والأبسط. كشفت دراسة اليوم أنه مع الوقت الكافي ، يمكن للخلايا العضوية أن تأخذ بعض الإشارات الجينية التي تظهرها خلايا الدماغ بعد الولادة ، مما قد يؤدي إلى توسيع نطاق الاضطرابات ومراحل النمو التي يمكنها إعادة تكوينها.
تقول مادلين لانكستر ، عالمة الوراثة التطورية في مختبر البيولوجيا الجزيئية التابع لمجلس البحوث الطبية: "الأشياء التي ، قبل أن أرى هذه الورقة ، كنت سأقول إنه لا يمكنك فعلها بالعضويات ... في الواقع ، ربما يمكن ذلك". على سبيل المثال ، لم تكن لانكستر متفائلة بشأن استخدام الكائنات العضوية لدراسة الفصام ، الذي يشتبه في ظهوره في الدماغ بعد الولادة ، بمجرد أن يصبح الاتصال العصبي أكثر تعقيدًا. لكنها تتساءل الآن عما إذا كانت الخلايا المأخوذة من شخص مصاب بهذا الاضطراب ـ التي تمت "إعادة برمجتها" إلى حالة الخلايا الجذعية البدائية وتم إقناعها لتنضج داخل عضوي دماغي ـ يمكن أن تكشف عن اختلافات خلوية مهمة تكمن وراء هذه الحالة.
يقوم عالم الأعصاب في جامعة ستانفورد سيرجيو بايكا بصنع أشباه عضويات في الدماغ منذ حوالي 10 سنوات ، وقد تعلم فريقه أن بعض هذه النقط الأنسجة يمكن أن تزدهر في طبق لسنوات. في الدراسة الجديدة ، تم التعاون مع عالم الوراثة العصبية دانييل جيسشويند وزملائه في جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس (UCLA) ، لتحليل كيفية تغير النقط على مدى حياتها.
عرّض الباحثون الخلايا الجذعية البشرية لمجموعة محددة من المغذيات المعزِّزة للنمو لتكوين أشباه عضويات كروية تحتوي على الخلايا العصبية وأنواع الخلايا الأخرى الموجودة في الطبقات الخارجية للدماغ. قاموا بشكل دوري بإزالة الخلايا لتسلسل الحمض النووي الريبي الخاص بها (RNA)، مما يشير إلى تسلسل الجينات النشطة في صنع البروتينات. ثم قارنوا هذا التعبير الجيني بقاعدة بيانات الحمض النووي الريبي المأخوذة من خلايا أدمغة بشرية من مختلف الأعمار. لقد لاحظوا أنه عندما بلغ عمر العضو العضوي 250 إلى 300 يوم - أي ما يقرب من 9 أشهر - تحول تعبيره الجيني إلى أقرب ما يكون إلى خلايا من أدمغة الإنسان بعد الولادة مباشرة. أفاد الفريق اليوم في Nature Neuroscience أن أنماط الخلايا في الميثلة (methylation) - العلامات الكيميائية التي يمكن أن تلتصق بالحمض النووي (DNA) وتؤثر على نشاط الجينات - تتوافق أيضًا مع خلايا الدماغ البشري الناضجة بشكل متزايد مع تقدم العمر العضوي.
وثق الباحثون إشارات أخرى للنضج في عضياتهم. في وقت قريب من الولادة ، تتحول بعض خلايا الدماغ تدريجيًا لإنتاج نوع واحد من البروتين. أحد مكونات مستقبل خلايا الدماغ يسمى NMDA ، وهو مفتاح للاتصال العصبي ، هو من بين البروتينات التي تغير الأشكال. اما الخلايا العضوية ، تمامًا مثل نظيراتها في الدماغ النامي ، فهي التي تُحدث التبديل في NMDA .
تحذر بايكا من أن النتائج لا تعني أن النقطة نفسها يمكن مقارنتها بدماغ ما بعد الولادة. نشاطه الكهربائي لا يتطابق مع نشاط الدماغ الناضج ، على سبيل المثال ، وتكتل الخلايا يفتقر إلى الميزات الرئيسية ، بما في ذلك الأوعية الدموية ، والخلايا المناعية ، والمدخلات الحسية. ومع ذلك ، فإن المثير للدهشة هو أنه حتى في الظروف غير الطبيعية لطبق المختبر ، "تعرف الخلايا فقط كيفية التقدم" ، كما تقول بايكا.
قد لا تنضج الخلايا العضوية وخلايا الدماغ الحقيقية بخطى متقنة تمامًا ، كما تلاحظ Aparna Bhaduri ، عالمة الأحياء العصبية التنموية في UCLA والتي لم تشارك في العمل الجديد. في دراسة سابقة ، وجدت هي وزملاؤها أن الخلايا العضوية أظهرت اختلافات جينية مهمة من خلايا دماغ الجنين ، إلى جانب علامات الإجهاد الأيضي. وتقول إنه من المطمئن أنه في الدراسة الجديدة ، يبدو أن التغييرات الرئيسية التي لوحظت عند الولادة تحدث في شبه عضوي كما يتوقع العلماء - خلال حوالي 9 أشهر.
نظر فريق Pașca أيضًا في التعبير عن الجينات المرتبطة باضطرابات الدماغ ، بما في ذلك التوحد والفصام والصرع ومرض الزهايمر. حدد العلماء مجموعات من هذه الجينات التي ارتفع نشاطها وانخفض تدريجيًا ، لتصل إلى ذروة قيمتها في نفس الوقت. يمكن أن تشير القمم إلى متى تكون هذه الجينات أكثر صلة بنمو الدماغ - وفي أي وقت قد يكون العضو العضوي أكثر فائدة لنمذجة اضطراب معين.
الآن بعد أن أصبح من الواضح أن خلايا العضو العضوي يمكنها السير خلال بعض الإجراءات التنموية الطبيعية للدماغ البشري بعد الولادة ، يستكشف فريق Pașca طرقًا "لدفع العضويات ذهابًا وإيابًا في الوقت المناسب للحصول على الفترة المناسبة لنموذج المرض ،" كما تقول.
المصدر