جایگزینی قشر مغز موش با سلول‌های انسانی؛ گامی نو در مدل‌سازی مغز

محققان دانشگاه استنفورد در یک رویکرد جسورانه علمی، موفق شدند با جایگزینی بخشی از قشر مغز موش با سلول‌های انسانی، گامی نو در جهت مدل‌سازی بیماری‌های پیچیده عصبی بردارند. این آزمایش که با حذف ژنتیکی بخش وسیعی از مغز میزبان انجام شد، نشان می‌دهد که سلول‌های انسانی می‌توانند در محیط یک موجود زنده، با بافت‌های دیگر ارتباط برقرار کنند، هرچند هنوز در بازسازی ساختار منظم مغز با چالش روبرو هستند.

چالش‌های مدل‌سازی با ارگانوئیدهای مغزی

ارگانوئیدها، که از سلول‌های بنیادی ساخته می‌شوند، مدل‌های سه‌بعدی ارزشمندی برای مطالعه بافت‌ها هستند؛ اما این قطعات کوچک بافت در محیط آزمایشگاهی فاقد سیستم گردش خون و ارتباطات گسترده با سایر اندام‌ها هستند. این محدودیت باعث می‌شود مطالعه بیماری‌هایی که بر تعامل میان مناطق مختلف مغز اثر می‌گذارند، بسیار دشوار باشد.

تیم تحقیقاتی استنفورد برای رفع این مشکل، تصمیم گرفتند بخشی از قشر مغز موش را که مسئول عملکردهای پیچیده‌ای نظیر حافظه و تصمیم‌گیری است، حذف کرده و آن را با ارگانوئیدهای مغزی انسانی جایگزین کنند.

نتایج جایگزینی سلول‌های انسانی در مغز موش

نتایج این پژوهش نشان داد که فرآیند ادغام بافت‌ها با موفقیت نسبی همراه بوده است. داده‌های به‌دست‌آمده در جدول زیر خلاصه شده است:

با وجود این موفقیت، سلول‌های انسانی نتوانستند ساختار لایه‌ای منظم که در یک مغز طبیعی وجود دارد را بازسازی کنند. این عدم سازماندهی ساختاری به معنای آن است که اگرچه سلول‌ها حضور دارند، اما به درستی در قالب نقشه‌های عصبی استاندارد قرار نگرفته‌اند.

تأثیر بر رفتار و عملکرد حیوانات آزمایشگاهی

موش‌های دارای قشر مغز انسانی، رفتارهای متفاوتی نسبت به موش‌های بدون قشر یا موش‌های عادی نشان دادند. در آزمون‌های رفتاری، این حیوانات در جایگاهی میانی قرار گرفتند:

• حافظه: عملکرد آن‌ها در مازهای ساده بهتر از موش‌های فاقد قشر بود، اما به سطح موش‌های عادی نرسید.
• هماهنگی حرکتی: توانایی‌های حرکتی این موش‌ها نیز بین حالت عادی و حالت فاقد قشر قرار داشت.
• وزن بدن: وزن آن‌ها نسبت به موش‌های بدون قشر، بیشتر و نزدیک‌تر به حالت طبیعی بود.

آینده مدل‌سازی بیماری‌های عصبی

اگرچه این دستاورد علمی بسیار هیجان‌انگیز است، اما محققان معتقدند که این سیستم هنوز به بلوغ کامل برای مطالعه بیماری‌های پیچیده‌ای مانند ALS نرسیده است. برای اینکه این مدل بتواند جایگزین دقیق آزمایش‌های انسانی شود، نیاز به درک عمیق‌تر از نحوه سازماندهی سلول‌ها و عملکرد دقیق آن‌ها در محیط میزبان است.

در نهایت، این آزمایش نشان داد که جایگزینی بخشی از قشر مغز با سلول‌های انسانی، گامی فراتر از نبودِ کامل ساختار مغزی است و پتانسیل بالایی برای توسعه مدل‌های زیستی پیشرفته در آینده دارد.