پیوند موفقیت آمیز ارگانوئیدهای مغز انسان به موش

در مطالعه‌ای که در 2 فوریه در مجله Cell Stem Cell منتشر شد، محققان نشان دادند که ارگانوئید های مغز که توده‌هایی از نورون‌های رشد یافته در آزمایشگاه هستند، می‌توانند با مغز موش ها ادغام شوند و به تحریکات بصری مانند نورهای چشمک زن پاسخ دهند.

به گزارش تکناک، سالیان سال است که تحقیق نشان داده است که می‌توان سلول‌های عصبی انسان و جوندگان را به مغز جوندگان پیوند داد، و اخیراً نشان داده شده است که ارگانوئیدهای مغز انسان می‌توانند با مغز جوندگان در حال رشد ادغام شوند.

با این حال، اینکه آیا این پیوندهای ارگانوئیدی می توانند به طور عملکردی با سیستم بینایی مغز بزرگسالان آسیب دیده ادغام شوند یا خیر، هنوز بررسی نشده است.

اچ ایزاک چن، نویسنده ارشد این مقاله، می گوید: ما نه تنها بر پیوند سلول های فردی، بلکه در واقع بر روی پیوند بافت تمرکز کردیم. ارگانوئیدهای مغز ساختارهای خاصی دارند. آنها ساختاری شبیه به مغز دارند. ما توانستیم تک تک نورون‌های این ساختار را بررسی کنیم تا درک عمیق‌تری از ادغام ارگانوئیدهای پیوندی به دست آوریم.

محققان نورون های مشتق شده از سلول های بنیادی انسان را در آزمایشگاه به مدت حدود 80 روز قبل از پیوند به مغز موش های بالغ که مشکلاتی در قشر بینایی مغز خود داشتند، کشت دادند. در عرض سه ماه، ارگانوئیدهای پیوند شده با مغز میزبان خود ادغام شدند و رگ دار شدند، اندازه و تعدادشان افزایش یافت، برجستگی های عصبی را ارسال کردند و با نورون های میزبان سیناپس ترکیب شدند.

این تیم از ویروس‌هایی با برچسب فلورسنت استفاده کردند که در امتداد سیناپس‌ها، از نورونی به نورون دیگر، برای شناسایی و ردیابی ارتباطات فیزیکی بین سلول‌های ارگانوئید و مغز موش میزبان استفاده کردند.چن گفت: با تزریق یکی از این ردیاب های ویروسی به چشم موش ، توانستیم اتصالات عصبی پایین دست از شبکیه را ردیابی کنیم. این ردیاب خودش را به ارگانوئید رساند.

در مرحله بعد، محققان از یک سری حسگر الکترودی برای اندازه‌گیری فعالیت نورون‌های منفرد درون ارگانوئید ، زمانی که حیوانات در معرض نورهای چشمک زن و میله‌های سفید و سیاه متناوب قرار گرفتند، استفاده کردند. محققان افزودند: ما دیدیم که تعداد زیادی از نورون‌های درون ارگانوئید به جهت‌گیری‌های خاصی از نور پاسخ می‌دهند، که همین امر به ما شواهدی را نشان می‌دهد که این نورون‌های ارگانوئید نه تنها با سیستم بینایی ادغام می‌شوند، بلکه می‌توانند عملکردهای بسیار خاصی از بینایی را نیز انجام دهند.

تیم تحقیقاتی از میزانی که ارگانوئیدها توانستند در عرض سه ماه ادغام شوند شگفت زده شدند. چن گفت: ما انتظار نداشتیم این درجه از یکپارچگی عملکردی را به این زودی ببینیم، مطالعات دیگری در مورد پیوند سلول‌های منفرد انجام شده است که نشان می‌دهد حتی 9 یا 10 ماه پس از پیوند نورون‌های انسانی به یک جونده، آنها هنوز به طور کامل بالغ نشده‌اند.

چن گفت: بافت های عصبی، پتانسیل بازسازی نواحی آسیب دیده مغز را دارند. ما می‌خواهیم بفهمیم که چگونه می‌توان از ارگانوئیدها در نواحی دیگر قشرهای مختلف مغز، نه فقط قشر بینایی، استفاده کرد، و می‌خواهیم قوانینی را که چگونه نورون‌های ارگانوئیدی با مغز ادغام می‌شوند تا بتوانیم آن فرآیند را بهتر کنترل کنیم و سریعتر اتفاق می افتد، درک کنیم.