ارگانوئیدهای انسانی قدرت شناخت را در موش هایی با نیمی از مغز باز می گرداند

نمای جانبی مغز موش (آبی) با رشته های عصبی (رنگی با پروتئین های فلورسنت سبز و قرمز) که از پیوند ارگانوئیدی مغز انسان امتداد دارد.

آزمایشگاه اس. پاسکا، دانشگاه استنفورد

ارگانوئیدهای مغز انسان در موش هایی که نیمی از مغزشان را از دست داده اند کاشته شده است. نسخه‌های کوچکی از قشر مغز انسان – منطقه‌ای که در حافظه، حرکت و تفکر نقش دارد – در موش‌هایی قرار داده شد که فاقد این ناحیه اصلی مغز بودند. ارگانوئیدها نه تنها در مغز موش ها ادغام شدند، بلکه بیشتر شناخت آنها را نیز بازسازی کردند.

گابریل بالمو از دانشگاه کمبریج که در این تحقیق شرکت نداشت، می‌گوید: «موش بدون قشر [نسبتا] بیمار است، سپس این ارگانوئیدها را به آن پیوند می‌زنید، و بیشتر شبیه موش‌های معمولی رفتار می‌کند.

ادامه مطلب چگونه روش های بهتر غربالگری داروها می تواند به زودی منجر به هزاران آزمایش حیوانی کمتر شود

سرجیو پاشکا از دانشگاه استنفورد در کالیفرنیا و همکارانش موش‌ها را به گونه‌ای مهندسی ژنتیک کردند که بیش از 90 درصد قشر مغز یا تقریبا نیمی از مغزشان را نداشتند. پاشکا می‌گوید: این موش‌ها فقط برخی از کمبودهای حافظه و حرکت را تجربه می‌کنند، زیرا مغز آنها برای جبران قشر از دست رفته خود سازگار می‌شود.

تبلیغات

در حدود نیمی از این موش‌ها، تیم تحقیقاتی چهار ارگانوئید مغز انسان را که از حمام کردن سلول‌های بنیادی انسان در مواد شیمیایی برای حدود 40 روز تولید می‌شد، با جراحی کاشتند. این ها حفره جمجمه هر یک از موش ها را پر کردند و چیزی را تولید کردند که محققان موش XCX نامیدند. موش‌های باقی‌مانده، موش‌های آپالیال، پیوند را دریافت نکردند.

مسیرهای فیبر عصبی تخمین زده شده در مغز موشی که پیوند ارگانوئید مغز انسان را دریافت کرده است. خطوط سفید بریده بر لبه های پیوند و رنگ ها جهت های مختلف الیاف را نشان می دهند.

آزمایشگاه اس. پاسکا، دانشگاه استنفورد

چند ماه بعد، موش‌های آپالیال در آزمایش حافظه بدتر از گروه سوم موش‌های معمولی عمل کردند. اما این کسری تقریبا در موش‌های XCX کاملا معکوس شد. موش‌های XCX همچنین راه رفتنی بین موش‌های آپالیال و نرمال داشتند.

اسکن‌ها نشان داد که ارگانوئیدها رشد کرده‌اند تا پیوندهای قشر مانند ایجاد کنند. پاشکا گفت: نیمی از حجم مغز [در ابتدا] از بین رفته است و اکنون 90 درصد از این حجم از دست رفته توسط سلول های انسانی پوشیده شده است.

پاشکا می‌گوید که این بر اساس مطالعات قبلی است که ارگانوئیدهای مغز انسان را در مغز موش‌ها یا موش‌ها کاشته‌اند، اما بدون اینکه در ابتدا چنین قسمت بزرگی از مغز جوندگان وجود نداشته باشد. او می گوید، این مطالعات فقط نشان داد که چنین ارگانوئیدهایی می توانند شناخت را تغییر دهند، نه اینکه آن را بهبود بخشند. به عنوان مثال، در یک مطالعه، نور ارگانوئیدهای مغز انسان را در موش‌ها تحریک کرد تا آنها را وادار به پیش‌بینی آب کند.

خبرنامه رایگان

در The Daily ثبت نام کنید

در خبرنامه ثبت نام کنید

پیوندها در آخرین مطالعه همچنین اولین پیوندهایی بودند که حاوی نوعی سلول عصبی به نام نورون‌های فون اکونومو بودند که بر مهارت‌های اجتماعی و همچنین نورون‌هایی که از قشر تا نخاع گسترش می‌یابند، تأثیر می‌گذارند. بالموس می‌گوید که دومی می‌تواند توضیح دهد که چرا این پیوندها باعث کاهش اختلالات در مهارت‌های حرکتی می‌شوند. پاشکا می‌گوید ارگانوئیدهای این تیم بزرگ‌تر و شبیه‌تر از آنهایی بودند که در آزمایش‌های قبلی استفاده می‌شدند به قشر مغز انسان.

یورگن نوبلیچ از مؤسسه بیوتکنولوژی مولکولی در وین، اتریش، می‌گوید: اما آنها همچنان فاقد آرایش و ساختار مناسب قشر هستند. او می‌گوید: «این کمی ترکیبی از نورون‌ها و سلول‌های دیگر است. اکثر انواع سلول‌ها وجود دارند، اما مانند یک قشر طبیعی به مناطقی از هم جدا نمی‌شوند.»

ادامه مطلب چگونه ارگانوئیدهای مغز نشان می دهند که واقعا چه چیزی انسان را منحصر به فرد می کند

در آزمایش دیگری، تیم نشان داد که پیوند ارگانوئیدی انسان باعث می‌شود موش‌ها به هیپوکسی یا سطوح پایین اکسیژن به روشی مشابه به افراد پاسخ دهند. بالموس می گوید: موش ها به دلیل زندگی در زیر زمین، به گونه ای تکامل یافته اند که نسبت به سطوح پایین اکسیژن بسیار انعطاف پذیر هستند، بنابراین تکرار آن در یک موش معمولی دشوار است. بالموس می گوید، این نشان می دهد که این حیوانات آزمایشی می توانند راه بهتری برای مطالعه فلج مغزی ارائه دهند، وضعیتی که باعث مشکلات حرکتی می شود و می تواند ناشی از هیپوکسی حین تولد باشد.

نابلیچ می گوید، اما چنین آزمایش هایی با نگرانی های اخلاقی همراه است. او می‌گوید: «این موش‌ها مستحق همان محافظتی هستند که ما برای هر آزمایش حیوانی نسبت می‌دهیم، به این معنی که ما باید کاملا مطمئن شویم که هیچ احساس درد وجود ندارد، رنج غیرضروری وجود ندارد، و خطر آزمایش با منافع پزشکی مطابقت دارد». او می گوید که آخرین مطالعه به این امر دست یافته است.

یک نگرانی رایج این است که آیا موش‌های دارای ارگانوئیدهای مغز انسان سطح هوشیاری شبیه انسان به دست خواهند آورد یا خیر. Knoblich می‌گوید: «داده‌های تاکنون نشان نمی‌دهند که قرار دادن [یک ارگانوئید انسانی] موش را باهوش‌تر یا هوشیارتر از یک موش معمولی می‌کند.» "مثل گرفتن چرخ از ماشین و گذاشتن آن روی درخت و گفتن این است که ماشین است."

مرجع مجله:

طبیعت DOI: 10.1038/s41586-026-11032-2