پیشرفتی تازه به دانشمندان کمک می‌کند مدل‌های واقعی‌تری از مغز انسان بسازند

برش‌زدن و بررسی بافت زنده‌ی سه‌بعدیِ مغز همیشه با یک مشکل بدیهی همراه است: صاحب مغز برای ادامه‌ی زندگی به آن نیاز دارد. اما دانشمندان اکنون بیش از هر زمان دیگری به توانایی پرورش بافت‌های واقعیِ شبیه‌سازی‌شده‌ی مغز در آزمایشگاه نزدیک شده‌اند؛ بافت‌هایی که بتوان روی آن‌ها آزمایش و پژوهش انجام داد.

کد خبر: ۸۹۵۸۶۸

تاریخ: ۲۸ آبان ۱۴۰۴ - ۱۴:۱۴

به گزارش انتخاب و به نقل از sciencealert؛ تیمی از پژوهشگران به سرپرستی دانشگاه کالیفرنیا ریورساید (UCR) یک داربست بسیار کوچک – حدود ۲ میلی‌متر (۰٫۰۸ اینچ) – طراحی کرده‌اند که سلول‌های بنیادی عصبیِ اهدایی می‌توانند روی آن قرار بگیرند و به نورون‌های کامل تبدیل شوند.

این داربست BIPORES نام دارد؛ مخفف «سامانه‌ی مهندسی‌شده‌ی متخلخل یکپارچه‌شده با بی‌ژل». بخش عمده‌ی این ساختار از پلیمر رایج پلی‌اتیلن گلایکول (PEG) ساخته شده است. پژوهشگران با ایجاد اصلاحاتی در PEG آن را برای سلول‌های مغزی «چسبنده» کردند، بدون اینکه از پوشش‌های رایج استفاده کنند؛ پوشش‌هایی که معمولاً می‌توانند باعث کاهش دقت علمی شوند.

پژوهشگران با افزودن نانوذرات سیلیکا و تغییر شکل PEG، ماتریسی از منافذ میکروسکوپیِ اسفنج‌مانند ایجاد کردند تا سلول‌ها به آن بچسبند. این ساختار همچنین خمیده و پایدار است، به شکلی که رشد و گسترش طبیعی سلول‌ها را تقویت می‌کند.

ایمان نشادی، متخصص مهندسی زیستی در UCR می‌گوید:

«این ماده تضمین می‌کند سلول‌ها هر آنچه برای رشد، سازمان‌یافتن و ارتباط برقرار کردن نیاز دارند، دریافت کنند و بتوانند خوشه‌هایی شبیه خوشه‌های مغزی تشکیل دهند.

از آنجا که این ساختار شباهت بیشتری به زیست‌شناسی واقعی دارد، می‌توانیم مدل‌های بافتی بسازیم که کنترل بسیار دقیق‌تری بر رفتار سلول‌ها فراهم می‌کنند.»

داربست جدید به‌گونه‌ای طراحی شده است که متخلخل باشد و رشد سلول‌ها را تسهیل کند.

این داربست تازه چندین مشکل رایج در روش‌های موجودِ رشد بافت مغز در آزمایشگاه را برطرف می‌کند. محققان می‌گویند این ساختار نوید تولید بافت‌هایی را می‌دهد که شبیه‌تر به مغز انسان، پایدارتر و قابل‌رشدتر از مدل‌های فعلی‌اند؛ آن هم بدون استفاده از مواد یا ترکیبات مشتق‌شده از حیوانات.

پرینس دیوید اوکورو، پژوهشگر مهندسی زیستی در UCR، می‌گوید:

«از آنجا که این داربست مهندسی‌شده پایدار است، امکان مطالعات بلندمدت را فراهم می‌کند. این مسئله بسیار مهم است، زیرا هرچه سلول‌های مغزی بالغ‌تر باشند، عملکرد آن‌ها بیشتر به بافت واقعی شباهت دارد و در بررسی بیماری‌ها یا آسیب‌ها مفیدتر خواهد بود.»

حتی فراتر از آن، سلول‌های بنیادی عصبی که روی این داربست رشد می‌کنند می‌توانند از سلول‌های خون یا پوست انسان استخراج و بازبرنامه‌ریزی شوند. بنابراین پژوهشگران می‌توانند نورون‌هایی «آزمایشی» بسازند که ویژگی‌های ژنتیکی و زیستیِ یک فرد خاص را بازتاب می‌دهند.

در پژوهش بیماری‌های تخریب‌کننده‌ی عصبی یا آسیب‌های مغزی – از جمله سکته‌ی مغزی – این نوع شخصی‌سازی می‌تواند نقشی حیاتی در کشف‌های تازه داشته باشد.

توانایی آزمایش بافت مغزی در آزمایشگاه که شباهت بسیار زیادی به مغز واقعی داشته باشد، وابستگی به آزمایش روی مغز حیوانات را کاهش می‌دهد. این موضوع نه تنها از نظر اخلاقی بهتر است، بلکه باعث می‌شود نتایج تحقیقات علمی قابل‌انتقال‌تر به انسان باشند و نه فقط حیواناتی که جایگزین شده‌اند.

البته هنوز چالش‌های زیادی باقی مانده، از جمله افزایش مقیاس این سیستم فراتر از اندازه‌ی کنونی آن. اما این پیشرفت، گامی بسیار امیدوارکننده است. پژوهشگران معتقدند این روش حتی می‌تواند برای اندام‌های دیگر مانند کبد نیز کاربرد داشته باشد.

نشادی می‌گوید:

«یک سیستم به‌هم‌پیوسته به ما اجازه می‌دهد ببینیم بافت‌های مختلف بدن در برابر یک درمان چگونه واکنش نشان می‌دهند و یک مشکل در یک اندام چگونه می‌تواند بر اندام‌های دیگر اثر بگذارد.

این گامی است به سوی درک یکپارچه‌تَرِ زیست‌شناسی انسان و بیماری‌ها.»