الأدمغة المصغّرة ثلاثية الأبعاد تُثبت دقتها بشكل لافت

نموذج أفضل للدماغ

عندما يتعلق الأمر ببناء أعضاء نموذجية، فقد لا يتطلب أي منها الكثير من الإتقان والدقة في التفاصيل كما يتطلب ذلك الدماغ البشري. وفي محاولة للتحسين اعتماداً على النماذج الحالية، قام العلماء في معهد سولك بدراسة نموذج "دماغ مصغّر" ثلاثي الأبعاد تم إعداده من الخلايا الجذعية البشرية. وخلصوا إلى أنه كان أكثر شبهاً بأدمغة البشر - سواءً من الناحية الهيكلية أو الوظيفية - من النماذج ثنائية الأبعاد المستخدمة حالياً.

ويذكر بأنه منذ ثلاث سنوات فقط، ابتكر باحثون أوروبيون طريقةً لزراعة خلايا الدماغ الجنينية في المواد الهلامية ثلاثية الأبعاد، مما سمح للخلايا بالتمايز إلى طبقات حقيقية مماثلة لتلك الموجودة في الدماغ البشري الحقيقي. وتسمى هذه النماذج ثلاثية الأبعاد باسم الأعضاء الدماغية المصغّرة (CO)، ووفقاً لجوزيف إيكر -  مدير مختبر تحليل الجينوم في  معهد سولك – فإن: "القدرة على زراعة خلايا الدماغ البشري على شكل أعضاء مصغّرة ثلاثية الأبعاد هو اكتشاف واقعي خارق".

ومع ذلك، فلم يكن أحد يعرف مدى دقة محاكاة هذه الأعضاء الدماغية المصغّرة للأدمغة الحقيقية، حتى قام إيكر وزملاؤه بإجراء دراستهم الأخيرة، والتي نُشرت في العدد الصادر بتاريخ 20 ديسمبر من مجلةسِل ريبورتس.

أبحاث أفضل للدماغ

لمعرفة مدى واقعية هذه الأدمغة ثلاثية الأبعاد، فقد قام فريق إيكر بدراسة الأعضاء الدماغية المصغّرة أثناء المراحل المبكرة من تطور الدماغ ومقارنتها بالأدمغة البشرية الحقيقية خلال المراحل التطورية المماثلة. وكانت الأعضاء الدماغية المصغّرة التي استخدمها إيكر وفريقه هي نوع من الخلايا الجنينية البشرية التي تسمى H9، وباستخدام المواد الكيميائية المناسبة، تم تحريض الخلايا H9 ضمن مسار عصبي تطوري لمدة 60 يوماً.

حقوق الصورة: مادلين لانكستر / MRC-LMB (مجلس الأبحاث الطبية، مختبر البيولوجيا الجزيئية)، المملكة المتحدة

وقام الباحثون بدراسة ما فوق الجينوم - وهو في  الأساس المركبات الكيميائية التي تُعلم الجينوم ما يجب القيام به - للأعضاء الدماغية المصغّرة، لأن ما فوق الجينوم يرتبط بشكل متزايد مع الإصابة بأمراض الدماغ مثل الفصام. وبعد مقارنة نتائجهم مع الأنسجة الحقيقية المطابقة في العمر والمأخوذة من البنك الحيوي العصبي (نيوروبيوبنك) للمعاهد الوطنية للصحة، مع بيانات نماذج الدماغ ثنائية الأبعاد من باحثين آخرين، فقد اكتشفوا بأن الأعضاء الدماغية المصغّرة كانت أشبه بالأدمغة الحقيقية من نظيراتها ثنائية الأبعاد، وبدت بأنها تنمو وفقاً لنفس الإطار الزمني التطوري المبكر كما هو الحال في الأدمغة الحقيقية.

ويقول الباحث المشارك في معهد سولك والمؤلف تشونيان لووه: "لم يقم أحد بإجراء تسلسل ما فوق الجينوم للأعضاء الدماغية المصغّرة من قبل. ويعتبر هذا النوع من التقييم مهماً جداً لفهم تطور الدماغ، وخاصة إذا كنا سنقوم في نهاية المطاف باستخدام هذه الأنسجة للعلاجات العصبية".

بواسطة النموذج الأقرب للدماغ الحقيقي، سيكون العلماء مستعدين بشكل أفضل لدراسة تطور الدماغ ودوره في ظهور الأمراض العصبية مثل مرض الزهايمر أو الفصام، مما يجعلنا أقرب بخطوة واحدة من الخيارات العلاجية المحسّنة أو حتى الشفاء.