به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، در آزمایشگاهی در ایالت کالیفرنیا آمریکا، موش‌هایی در قفس‌های خود حرکت می‌کنند که در مغز آن‌ها میلیون‌ها سلول عصبی فعال انسانی وجود دارد. پژوهشگران دانشگاه استنفورد با اصلاح ژنتیکی موش‌ها و کاشت بافت‌های مغزی رشدیافته در آزمایشگاه، مدلی تازه برای بررسی عملکرد مغز انسان و بیماری‌های عصبی ایجاد کرده‌اند.
این موش‌ها که پژوهشگران از آن‌ها با عنوان موش‌های دارای قشر مغزی بیگانه یاد می‌کنند، ممکن است راه تازه‌ای برای مطالعه مدارهای عصبی و اختلالات مغزی از جمله اسکیزوفرنی، فلج مغزی و زوال عقل فراهم کنند.
نتایج این پژوهش در مجله علمی نیچر منتشر شده است. اما این آزمایش تا چه اندازه موش‌ها را به موجوداتی با ویژگی‌های انسانی تبدیل می‌کند و دانشمندان به چه دستاوردهایی رسیده‌اند؟
آزمایش چگونه انجام شد؟
پژوهشگران ابتدا موش‌ها را به‌صورت ژنتیکی اصلاح کردند تا بخش عمده‌ای از قشر مخ و ناحیه مجاور آن، یعنی هیپوکامپ، در مغز آن‌ها شکل نگیرد. این دو بخش در عملکردهایی مانند حرکت، یادگیری، حافظه، ادراک و تصمیم‌گیری نقش دارند.
سپس زمانی که موش‌ها تنها دو روز از تولدشان گذشته بود، پژوهشگران اندام‌واره‌های مغزی انسان را به فضاهای خالی مغز آن‌ها تزریق کردند.
اندام‌واره‌ها توده‌های کوچکی از سلول هستند که در محیط آزمایشگاهی و با استفاده از سلول‌های بنیادی یا بافت‌های خاص رشد می‌کنند و برخی ویژگی‌های اندام‌های واقعی انسان را بازسازی می‌کنند. هر یک از اندام‌واره‌های مورد استفاده در این آزمایش از سلول‌های بنیادی اهداکنندگان سالم ساخته شده بود و حدود ۱۰۰ هزار سلول انسانی داشت.
در مجموع، پژوهشگران حدود ۱۴ میلیون سلول عصبی موش را حذف و نزدیک به چهار میلیون سلول عصبی انسانی را جایگزین کردند.
این فرایند به معنای پیوند کامل مغز انسان به بدن حیوان نیست و به گفته پژوهشگران، موش‌های حاصل نیز به موجوداتی تبدیل نشده‌اند که مانند انسان فکر کنند.
این آزمایش روی ۲۹ موش انجام شد که در ۲۵ مورد با موفقیت همراه بود.
در مغز موش‌ها چه اتفاقی افتاد؟
حدود سه ماه پس از پیوند، بافت انسانی کاشته‌شده در مغز موش‌ها تقریباً پنج برابر بزرگ‌تر شد، به شبکه خون‌رسانی مغز متصل شد و بیش از ۹۰ درصد فضای خالی ایجادشده را پر کرد.
با وجود اینکه بافت انسانی حدود نیمی از حجم مغز این موش‌ها را تشکیل می‌داد، آن‌ها همچنان توانایی راه رفتن و تولید صدا را تا حد زیادی حفظ کردند.
پژوهشگران برای بررسی عملکرد شناختی موش‌ها، آن‌ها را در معرض آزمایش ماز یا مسیرهای پیچیده قرار دادند. موش‌هایی که بافت انسانی دریافت نکرده بودند، در این آزمایش بیشتر مسیر را گم می‌کردند، اما موش‌های دارای سلول‌های عصبی انسان عملکرد بهتری داشتند. این نتیجه نشان می‌دهد بافت انسانی کاشته‌شده احتمالاً در بهبود برخی توانایی‌های شناختی آن‌ها نقش داشته است.
یکی از یافته‌های غیرمنتظره این آزمایش، شکل‌گیری نوعی سلول عصبی به نام نورون‌های فون اکونومو در بافت پیوندی بود؛ سلول‌هایی بلند و کمیاب که معمولاً در مغز موش‌ها وجود ندارند و تولید آن‌ها در محیط آزمایشگاه نیز بسیار دشوار است.
این سلول‌ها در گونه‌های اجتماعی و دارای ساختار عصبی پیچیده، از جمله انسان، میمون‌های بزرگ، نهنگ‌ها و فیل‌ها یافت می‌شوند.
این آزمایش چه کمکی به درمان بیماری‌های مغزی می‌کند؟
یکی از اهداف اصلی پژوهش، فراهم کردن مدل آزمایشگاهی دقیق‌تری برای مطالعه بیماری‌های مغزی انسان است.
بیماری‌های عصبی و اختلالات مغزی از دشوارترین حوزه‌های پژوهش پزشکی به شمار می‌روند. مغز انسان حدود ۸۶ میلیارد سلول عصبی دارد که از طریق تریلیون‌ها ارتباط به یکدیگر متصل شده‌اند. پیچیدگی زیستی مغز، محدودیت‌های اخلاقی و ملاحظات ایمنی، دسترسی پژوهشگران به بافت زنده مغز انسان را دشوار می‌کند.
دانشمندان طی سال‌های گذشته تلاش کرده‌اند با رشد اندام‌واره‌های مغزی در آزمایشگاه، بخشی از این محدودیت‌ها را برطرف کنند؛ اما این ساختارهای سلولی به‌تنهایی نمی‌توانند تمام ارتباطات و شرایط محیطی مغز زنده را بازسازی کنند.
سرگیو پاسکا، نویسنده ارشد این پژوهش و استاد روان‌پزشکی و علوم رفتاری دانشگاه استنفورد، معتقد است این روش می‌تواند امکان بررسی جنبه‌هایی از عملکرد مغز انسان را فراهم کند که مطالعه آن‌ها با روش‌های پیشین بسیار دشوار بوده است.
او با اشاره به تلاش دو دهه اخیر دانشمندان برای ساخت مدل‌هایی از مغز انسان در خارج از بدن می‌گوید این روش قرار نیست جایگزین تمام مدل‌های قبلی شود، بلکه ابزار تازه‌ای برای دسترسی به ابعاد دیگری از عملکرد مغز در اختیار پژوهشگران قرار می‌دهد.
این آزمایش همچنین می‌تواند به مطالعه فلج مغزی کمک کند. یکی از عوامل بروز این بیماری، کمبود اکسیژن در مغز نوزادان است؛ شرایطی که در انسان به دلیل پیچیدگی و طولانی بودن فرایند زایمان بیشتر رخ می‌دهد، اما در موش‌ها کمتر مشاهده می‌شود. همین تفاوت، مطالعه این بیماری را در جوندگان دشوار کرده است.
پژوهشگران در این آزمایش، موش‌های اصلاح‌شده را در معرض کمبود اکسیژن قرار دادند. این حیوانات دچار آسیب مغزی، تغییر در الگوی راه رفتن و اختلال در هماهنگی اندام‌ها شدند؛ یافته‌هایی که می‌تواند به شناخت بهتر سازوکارهای آسیب مغزی در انسان کمک کند.
کاشت سلول‌های مغزی انسان در حیوانات چه نگرانی‌های اخلاقی دارد؟
با پیشرفت پژوهش درباره اندام‌واره‌های مغزی، نگرانی‌های اخلاقی درباره این فناوری نیز افزایش یافته است. مهم‌ترین پرسش این است که آیا مجموعه‌های سلولی یا بافت‌های مغزی رشدیافته در بدن حیوانات می‌توانند به سطحی از ادراک، احساس یا آگاهی برسند و در صورت بروز چنین وضعیتی، چگونه می‌توان آن را تشخیص داد؟
پژوهشگران دانشگاه استنفورد آزمایش را زمانی متوقف کردند که سلول‌های عصبی انسانی کاشته‌شده در مغز موش‌ها به شش ماهگی رسیدند. هدف از این تصمیم، جلوگیری از شکل‌گیری ارتباطات عصبی بیشتر میان بافت انسانی و مغز حیوان و پیشگیری از بروز احتمالی نشانه‌های آگاهی بود.
جان ایوانز، استاد جامعه‌شناسی دانشگاه کالیفرنیا در سن‌دیگو که در این پژوهش مشارکت نداشته است، معتقد است این آزمایش به‌تنهایی نگرانی اخلاقی جدی ایجاد نمی‌کند، اما شواهدی در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد که نشان می‌دهد در آینده ممکن است حیواناتی با ویژگی‌های پیچیده‌تر انسانی تولید شوند.
به گفته او، تعیین مرزهای روشن برای این نوع پژوهش‌ها دشوار است؛ زیرا مسیر پیشرفت فناوری می‌تواند از آزمایش روی موش‌ها به پژوهش درباره نخستی‌های غیرانسانی و گونه‌های پیچیده‌تر برسد.
ایوانز پیشنهاد کرده است که پژوهش‌ها در شرایط فعلی از محدوده جوندگان فراتر نروند تا از ایجاد موجودات ترکیبی عصبی انسان و حیوان با ویژگی‌های مبهم و پیامدهای اخلاقی پیش‌بینی‌ناپذیر جلوگیری شود.
مرز میان پژوهش پزشکی و ملاحظات اخلاقی کجاست؟
آزمایش دانشگاه استنفورد نشان می‌دهد کاشت سلول‌های عصبی انسان در مغز حیوانات می‌تواند به رشد بافت انسانی، شکل‌گیری ارتباط با شبکه خون‌رسانی و بروز برخی عملکردهای قابل اندازه‌گیری منجر شود. این دستاورد ظرفیت تازه‌ای برای مطالعه بیماری‌های عصبی و شناخت عملکرد مغز انسان ایجاد می‌کند.
با این حال، هرچه ارتباط میان سلول‌های انسانی و مغز حیوان پیچیده‌تر شود، ضرورت تدوین مقررات روشن درباره سطح مجاز این پژوهش‌ها افزایش می‌یابد. مسئله اصلی تنها امکان رشد سلول‌های انسانی در بدن حیوان نیست، بلکه تعیین مرزهایی است که مانع شکل‌گیری موجودات ترکیبی با قابلیت‌های ناشناخته و چالش‌های اخلاقی تازه شود.
نظر شما