دانشمندان بافت مغزی انسان را در بدن یک موش رشد دادند

دانشمندان همچنان در حال گسترش مرزهای دانش در حوزه علوم اعصاب هستند. پژوهشی که به‌تازگی منتشر شده نشان می‌دهد می‌توان موش‌هایی ایجاد کرد که میزان بیشتری از بافت شبیه به مغز انسان را درون بدن خود داشته باشند؛ دستاوردی که تاکنون در این سطح مشاهده نشده بود.

پژوهشگران دانشگاه استنفورد و چند مرکز علمی دیگر، روش تازه‌ای برای رشد ارگانوئیدهای مغزی انسانی در بدن موش‌ها ابداع کرده‌اند. این ارگانوئیدها فضای بیشتری را در جمجمه موش اشغال می‌کنند و حتی قادرند برخی ویژگی‌های عملکرد پیچیده مغز، از جمله ایجاد شبکه‌های عصبی فعال و قابل استفاده، را بازسازی کنند. نویسندگان پژوهش معتقدند این روش می‌تواند امکان بررسی دقیق‌تر اختلالات عصبی را در محیط آزمایشگاهی فراهم کند و در عین حال تأکید دارند که انجام چنین آزمایش‌هایی همچنان از نظر اخلاقی قابل توجیه است.

سِرگیو پاسکا، مدیر برنامه سازمان‌دهی مغز در دانشگاه استنفورد و نویسنده ارشد این پژوهش، در نشست خبری این هفته گفت

در چند سال گذشته اقدامات بسیار گسترده‌ای برای نظارت و بررسی اخلاقی این پروژه انجام داده‌ایم.

ارگانوئیدها مجموعه‌های سه‌بعدی از سلول‌ها هستند که در آزمایشگاه و با استفاده از سلول‌های بنیادی رشد می‌کنند و می‌توانند برخی ویژگی‌های اندام واقعی را بازآفرینی کنند. چنین ساختارهایی به پژوهشگران اجازه می‌دهند تأثیر داروها یا عوامل دیگر را در محیطی شبیه‌تر به بدن واقعی بررسی کنند؛ محیطی که از یک لایه ساده سلولی درون ظرف آزمایشگاهی پیچیده‌تر است.

دانشمندان طی سال‌های اخیر پیشرفت قابل توجهی در ساخت ارگانوئیدهایی داشته‌اند که از نظر پیچیدگی، شباهت بیشتری به اندام موردنظر پیدا می‌کنند. ارگانوئیدهای مغزی نیز در همین مسیر قرار دارند. پاسکا و همکارانش پیش‌تر نشان داده بودند که می‌توان ارگانوئیدهای مغزی انسانی را به مغز موش پیوند زد و این بافت‌ها پس از انتقال می‌توانند به رشد خود ادامه دهند و حتی با دستگاه عصبی حیوان ارتباط برقرار کنند.

با این حال، این آزمایش‌ها با محدودیت‌هایی روبه‌رو بوده‌اند. یکی از مشکلات اصلی این است که ارگانوئیدهای مغزی انسانی همچنان تقریباً با همان سرعت مغز انسان رشد می‌کنند؛ سرعتی که حدود ۲۰ برابر کمتر از سرعت رشد مغز موش است. از سوی دیگر، مغز موش به‌سرعت بالغ می‌شود و در مدت کوتاهی فضای موجود را در اختیار می‌گیرد. در نتیجه، ارگانوئید انسانی نمی‌تواند به اندازه کافی رشد کند و ظرفیت عملکردی آن نیز محدود می‌شود.

روش تازه برای رشد بیشتر بافت انسانی

پژوهش جدید که روز چهارشنبه در نشریه Nature منتشر شد، راهکاری برای عبور از این مشکل ارائه می‌کند. دانشمندان موش‌هایی را از نظر ژنتیکی طوری طراحی کردند که بخش بزرگی از نئوکورتکس و هیپوکامپ آن‌ها وجود نداشته باشد. سپس ارگانوئیدهای مغزی انسانی را در این موش‌ها قرار دادند. در چنین شرایطی، بافت انسانی فضای بیشتری برای گسترش پیدا کرد و توانست در ابعاد بزرگ‌تری رشد کند. پژوهشگران نام این روش را زنواکورتیکیشن گذاشته‌اند.

شاید عجیب به نظر برسد که موش‌هایی بدون نئوکورتکس و هیپوکامپ بتوانند زنده بمانند و عملکرد داشته باشند، اما این موضوع توانایی بالای مغز پستانداران برای سازگاری و ایجاد ارتباطات تازه در مراحل ابتدایی رشد را نشان می‌دهد. حتی در انسان نیز کودکانی که بخش‌های بزرگی از مغزشان را ندارند، در برخی موارد می‌توانند به زندگی و رشد خود ادامه دهند. با این حال، موش‌های مورد آزمایش همچنان در زمینه‌هایی مانند حافظه و برخی توانایی‌های دیگر نسبت به موش‌های طبیعی دچار اختلال بودند.

پژوهشگران دریافتند ارگانوئیدهای مغزی انسانی که درون این موش‌ها قرار گرفته بودند، توانستند اندازه بزرگ‌تری پیدا کنند و ارتباطات عصبی پیچیده‌تری بسازند. نکته جالب‌تر این بود که زنواکورتیکیشن ظاهراً برخی از اختلالات معمول در موش‌هایی را که فاقد نئوکورتکس و هیپوکامپ هستند نیز کاهش داد.

نویسندگان مقاله در پژوهش خود نوشتند

پیوند ارگانوئیدهای عصبی به بدن جوندگان می‌تواند بستری امیدوارکننده برای بررسی عملکرد عصبی انسان در موجود زنده و توسعه روش‌های درمانی فراهم کند.

نگرانی‌های اخلاقی درباره مغزهای انسانی در بدن موش‌ها

هرچند این فناوری می‌تواند به ایجاد مدل‌های دقیق‌تر برای مطالعه عملکرد مغز در آزمایشگاه کمک کند، برخی دانشمندان و ناظران بیرونی درباره پیامدهای اخلاقی چنین تحقیقاتی ابراز نگرانی کرده‌اند. یکی از پرسش‌های اصلی این است که آیا ممکن است ارگانوئیدها در مرحله‌ای از رشد به اندازه‌ای پیچیده شوند که بتوانند نوعی احساس ابتدایی مانند درد را تجربه کنند یا حتی به سطحی بسیار ابتدایی از آگاهی برسند.

هنوز مشخص نیست اساساً رسیدن به چنین مرحله‌ای امکان‌پذیر باشد. حتی اگر چنین احتمالی وجود داشته باشد، معلوم نیست دانشمندان چگونه بتوانند لحظه‌ای را که یک ارگانوئید به چنین سطحی از پیچیدگی می‌رسد، به‌طور دقیق تشخیص دهند. افزون بر این، برخی نگرانی‌ها به احتمال تغییر نامطلوب یا از نظر اخلاقی بحث‌برانگیز رفتار حیواناتی مربوط می‌شود که در مغزشان بافت‌های انسانی رشد کرده است.

پژوهشگران می‌گویند از پیامدهای اخلاقی احتمالی این کار آگاه بوده‌اند و در جریان پروژه جدید اقدامات احتیاطی لازم را انجام داده‌اند. این بررسی‌ها شامل مشورت با مؤسسه علوم اعصاب دانشگاه استنفورد نیز بوده است.

پاسکا گفت

گروهی از متخصصان آزمایش‌هایی را که قصد انجامشان را داشتیم بررسی کردند و درباره آن‌ها راهنمایی ارائه دادند. پس از آن، دانشگاه کمیته‌ای اخلاقی تشکیل داد که اعضای آن از خارج دانشگاه انتخاب شده بودند و در میانشان متخصصان اخلاق، پژوهشگران حقوق، نمایندگان بیماران و دانشمندان علوم اعصاب حضور داشتند. این کمیته طی چند سال گذشته آزمایش‌ها را زیر نظر داشت و من نیز به‌طور منظم در برابر آن گزارش ارائه می‌کردم. ما فقط به رفاه حیوانات توجه نکردیم، بلکه هرگونه تغییر احتمالی در رفتار آن‌ها را نیز بررسی کردیم تا مشخص شود آیا تغییر نگران‌کننده یا مشکل‌سازی رخ داده است یا خیر.

آرتور کاپلان، متخصص اخلاق زیستی و استاد بازنشسته دانشکده پزشکی گروسمن دانشگاه نیویورک که در این پژوهش مشارکتی نداشت، یافته‌های تیم تحقیقاتی را قابل توجه دانست، اما معتقد است نباید خیلی زود درباره کاربردهای گسترده این فناوری نتیجه‌گیری کرد.

کاپلان گفت

به نظرم درباره میزان کاربرد این مدل کمی بیش از حد خوش‌بینانه صحبت شده است. هنوز مشخص نشده که آیا قرار دادن ارگانوئیدها در مغز موش واقعاً می‌تواند به درک بهتر اوتیسم کمک کند یا نه. موش‌ها همچنان از انسان فاصله زیادی دارند و حتی اگر سلول‌های انسانی در سر آن‌ها وجود داشته باشد، این مدل ممکن است در نهایت اطلاعات مفید و قابل اتکایی برای شناخت بیماری‌های انسانی ارائه کند یا نکند.

به نظرم درباره اهمیت این مدل برای اختلالات عصبی و بیماری‌های روانی وعده‌های زیادی مطرح شده است. احتمالاً با انتقادها و مخالفت‌هایی روبه‌رو خواهیم شد و حتی ممکن است در آینده قوانینی برای محدود کردن یا ممنوعیت چنین تحقیقاتی مطرح شود.

کاپلان در عین حال تأکید کرد که همه مخالفت‌ها لزوماً بر نگرانی‌های علمی یا اخلاقی محکم استوار نیستند. او به نمونه‌ای در حوزه واکسن‌ها اشاره کرد و گفت برخی سیاستمداران و مسئولان حوزه سلامت به‌اشتباه ادعا کرده‌اند که واکسن‌ها حاوی بافت جنین انسان هستند. به گفته او، واقعیت این است که در ساخت برخی واکسن‌ها از رده‌های سلولی استفاده شده که چند دهه پیش از یک جنین به دست آمده‌اند و هیچ بافت سالم و دست‌نخورده جنینی در محصول نهایی وجود ندارد.

او گفت

ساخت موجوداتی که حتی از نظر تئوری بتوانند به ویژگی‌های شبیه انسان نزدیک شوند، بدون شک می‌تواند نگرانی عمومی زیادی ایجاد کند. همیشه درباره ترکیب ویژگی‌های انسانی و حیوانی نوعی احساس نگرانی وجود داشته است.

کاپلان قصد ندارد احتمال دستاوردهای مهم این پژوهش را رد کند، اما معتقد است پژوهشگران این حوزه باید بتوانند ارزش واقعی چنین مدل‌هایی را با شفافیت بیشتری برای جامعه توضیح دهند و نگرانی‌های عمومی را پاسخ دهند.

او گفت

به نظرم این مدل می‌تواند ارزشمند باشد، هرچند هنوز برای مشخص شدن میزان واقعی این ارزش به شواهد بیشتری نیاز داریم. گفت‌وگویی شفاف و عمومی درباره این موضوع ضروری است و می‌توان چنین بحثی را از سوی مجالس قانون‌گذاری ایالت‌ها، گروه‌های مذهبی، نهادهای حقوقی یا جامعه متخصصان اخلاق زیستی برگزار کرد.

در حال حاضر، تصور ظهور موجوداتی با ویژگی‌های انسانی در آینده نزدیک بیشتر به داستان‌های علمی‌تخیلی شباهت دارد و چنین چیزی در دستور کار فوری این پژوهش‌ها نیست. با این حال، سرعت پیشرفت فناوری‌های مربوط به ارگانوئیدهای مغزی باعث شده پرسش درباره مرزهای آینده این تحقیقات همچنان باز بماند.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.