دانشمندان در یک پژوهش پیشرفته و بحثبرانگیز موفق شدهاند بخش قابل توجهی از مغز موش را با سلولهای انسانی جایگزین کنند؛ دستاوردی که میتواند نحوه مطالعه مغز انسان، بیماریهای عصبی و اختلالات رشد را متحول کند.
بر اساس این تحقیق که نتایج آن در مجله معتبر Nature منتشر شده، پژوهشگران ارگانوئیدهای مغزی ــ ساختارهای کوچک شبیهسازیشده مغز که از سلولهای بنیادی انسانی در آزمایشگاه رشد داده میشوند ــ را به مغز موشهایی پیوند زدند که بهطور ژنتیکی بخش بزرگی از قشر مغز (کورتکس) آنها رشد نکرده بود. این موشها بهعنوان مدلی برای بررسی توانایی بافت انسانی در جایگزینی و ترمیم نواحی از دسترفته مغز انتخاب شدند.
بافت انسانی چگونه در مغز موش رشد کرد؟
در مراحل اولیه، ارگانوئیدهای انسانی که ابعادی در حد چند میلیمتر داشتند، با دقت به ناحیه خالی قشر مغز موش پیوند زده شدند. برخلاف نگرانیهای اولیه مبنی بر پس زده شدن بافت بیگانه، این ارگانوئیدها نهتنها زنده ماندند، بلکه بهمرور رشد کرده و از نظر اندازه و پیچیدگی افزایش یافتند.
بررسیهای تصویربرداری و الکتروفیزیولوژی نشان داد که سلولهای انسانی توانستهاند با نورونهای میزبان ارتباط سیناپسی برقرار کنند و به شبکه عصبی مغز موش متصل شوند. به عبارت دیگر، بافت پیوندی بهصورت منفعل باقی نماند، بلکه به بخشی فعال از مدارهای عصبی حیوان تبدیل شد و سیگنالهای عصبی را رد و بدل کرد.
نکته قابل توجه این است که موشهای دریافتکننده پیوند، رشد طبیعیتری در رفتارهای حرکتی و حسی نسبت به موشهای بدون پیوند نشان دادند، هرچند محققان تأکید میکنند این به معنای انتقال تواناییهای شناختی انسانی نیست.
چرا این مدل اهمیت دارد؟
تا پیش از این، مطالعه مستقیم رشد مغز انسان به دلیل محدودیتهای اخلاقی و تکنیکی با دشواریهای زیادی روبهرو بود. مدلهای حیوانی معمولی نیز به دلیل تفاوتهای اساسی میان مغز انسان و حیوان، نمیتوانستند بسیاری از بیماریها را بهدرستی بازسازی کنند.
مدل جدید اما چند مزیت کلیدی دارد:
- مطالعه دقیقتر رشد مغز انسان: پژوهشگران میتوانند مراحل تکوین قشر مغز، مهاجرت نورونها و شکلگیری شبکههای عصبی را در محیطی زنده و پویا دنبال کنند.
- بررسی اختلالات رشد عصبی: بیماریهایی مانند اوتیسم، میکروسفالی، صرعهای مقاوم و ناهنجاریهای ژنتیکی قشر مغز را میتوان با استفاده از ارگانوئیدهای ساختهشده از سلولهای بیماران واقعی در این مدل شبیهسازی کرد.
- آزمون درمانها: این سامانه امکان آزمایش اثر داروها، ژندرمانیها و روشهای نوین ترمیم عصبی را پیش از ورود به مطالعات انسانی فراهم میکند.
- درک بیماریهای وابسته به انسان: بسیاری از بیماریهای عصبی-تکاملی ویژگیهای منحصر به انسان دارند و در موش بهصورت طبیعی دیده نمیشوند؛ پیوند بافت انسانی این خلأ را پر میکند.
به گفته تیم تحقیق، این روش میتواند به ابزاری قدرتمند برای پزشکی شخصی تبدیل شود؛ بهطوریکه از سلولهای بنیادی هر بیمار ارگانوئید اختصاصی ساخته و رفتار بیماری و پاسخ به درمان در مدل حیوانی بررسی شود.
مرزهای اخلاقی؛ آیا موشها «انسانی» میشوند؟
همزمان با انتشار خبر این دستاورد، بحثهای اخلاقی گستردهای نیز در جامعه علمی مطرح شده است. پرسش اصلی این است که تا چه حد میتوان سهم سلولهای انسانی در مغز یک حیوان را افزایش داد بدون آنکه ویژگیهای آگاهی، احساس یا شناخت انسانی در آن پدید آید.
منتقدان هشدار میدهند که اگر نسبت بافت انسانی از حدی فراتر رود، ممکن است مرزهای اخلاقی آزمایشهای حیوانی جابهجا شود و نیاز به بازتعریف مقررات مربوط به موجودات کایمریک (ترکیبی) باشد. برخی نیز نگران سوءاستفادههای احتمالی در آینده هستند.
با این حال، پژوهشگران این مطالعه با قاطعیت اعلام کردهاند که موشهای مورد آزمایش «ذهن انسانی» پیدا نکردهاند. بررسیهای رفتاری و عصبی نشان میدهد سطح هوشیاری، حافظه و تواناییهای شناختی این حیوانات در محدوده طبیعی موش باقی مانده و هدف پژوهش نیز بههیچوجه ایجاد حیوانی با هوش انسانی نبوده است.
آنها تأکید میکنند که ارگانوئید پیوندی هرچند از سلول انسانی ساخته شده، اما فاقد ساختار کامل، تجربه محیطی و ارتباطات پیچیده مغز انسان است و تنها بخش محدودی از قشر را بازسازی میکند، نه کل مغز.
گامی به سوی همگرایی زیستشناسی انسانی و مدلهای حیوانی
این پژوهش را میتوان یکی از نمونههای شاخص همگرایی زیستشناسی انسانی و مدلهای حیوانی دانست؛ جایی که فناوری سلولهای بنیادی، مهندسی بافت و علوم اعصاب به هم میرسند تا مدلی زنده و قابل مطالعه از مغز انسان بسازند.
پیش از این نیز تلاشهایی برای پیوند ارگانوئید به مغز جوندگان انجام شده بود، اما مقیاس و میزان یکپارچگی بافت انسانی در این مطالعه بیسابقه توصیف شده است. پیوند در مرحلهای انجام شد که مغز موش هنوز در حال رشد بود و همین موضوع به ادغام بهتر بافت کمک کرد.
کارشناسان مستقل میگویند هرچند این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی است و تا کاربرد بالینی فاصله زیادی دارد، اما میتواند در دهه آینده به درک ما از بیماریهایی مانند آلزایمر، اسکیزوفرنی و اختلالات طیف اوتیسم کمک شایانی کند. همچنین میتواند جایگزینی اخلاقیتر و دقیقتر برای برخی آزمایشهای انسانی باشد.
در نهایت، این دستاورد نشان میدهد که علم به نقطهای رسیده که میتواند بخشهایی از پیچیدهترین اندام بدن انسان را در موجودی دیگر رشد دهد و مطالعه کند، اما در کنار این توانایی، مسئولیت اخلاقی و نظارت دقیق علمی نیز اهمیتی دوچندان یافته است.
نظرات (0)