دانشمندان می‌گویند برای نخستین بار نمونه کوچک و سه‌بعدی از مراحل اولیه رشد مغز و نخاع انسان را در آزمایشگاه پرورش داده‌اند.

به گفته پژوهشگران، این نمونه جدید نوعی اندام‌واره یا اصطلاحا اندام‌گون است. به نمونه‌های کوچک و سه‌بعدی که بافتشان بافت زنده و حقیقی بدن انسان است اندام‌واره می‌گویند.

لایوساینس در گزارشی در این زمینه نوشت که این اندام‌گون‌ها درواقع برای تقلید پیچیدگی‌های اندام‌های انسانی و تفکیک زیست‌شناسی انسانی از نمونه‌های جانوری قدیمی طراحی و ابداع شده‌اند. این نمونه‌ها به‌ویژه در کشف و تولید داروهای جدید کاربرد دارند. برای مثال، به پژوهشگران کمک می‌کنند که بدانند عملکرد کدام داروها، نه فقط در لوله آزمایشگاه یا بدن موش‌ها، در شرایط واقعی نیز موفق است.

در سال‌های اخیر، موج نوینی از اندام‌گون‌ها، از قلب‌های کوچک گرفته تا بیضه‌های مینیاتوری، توسعه یافته‌اند. البته اندام‌گون‌های مغز پیش از این نیز ساخته شده بودند ولی به گفته پژوهشگرانی که در این دستاورد جدید نقش داشته‌اند، این اندام‌گون جدید مغزی برای نخستین بار هر سه بخش مغز جنینی و نخاع اولیه را دربر دارد.

این گروه پژوهشگران امیدوارند که این نمونه در شناخت دقیق‌تر بیماری‌های مغزی، که در مراحل اولیه رشد ظاهر می‌شوند، به کار بیاید. ازجمله این بیماری‌ها میکروسفالی (Microcephaly) است که در آن مغز جنین رشد نمی‌کند و نوزاد با مغزی کوچک و ناتوان متولد می‌شود.

اورلی رینر، نویسنده ارشد این پژوهش و استاد شیمی‌عصب‌شناسی موسسه علمی وایزمان اسرائیل، می‌گوید: «خود این دستگاه واقعا پیشگامانه است. نمونه‌ای که چنین ساختار و سامانه‌ای را تقلید کند پیش از این ساخته نشده بود. [این روش] اکنون امکانات متعددی را برای بررسی رشد مغز انسان و به‌ویژه برای بیماری‌های پیش‌رونده مغزی ارائه می‌کند.»

براساس این یافته جدید، که جزئیاتش ۲۶ فوریه (۷ اسفند) در مجله نیچر منتشر شد، این نمونه با استفاده از یاخته‌های بنیادین همه‌توان انسانی ساخته شده است. یاخته‌های بنیادین همه‌توان شکل آغازین یاخته‌های بنیادین جنینی‌اند که به هر نوع یاخته و بافتی در بدن تبدیل می‌شوند. در این آزمایش ابتدا یاخته‌های بنیادین ردیف شدند و صفی به طول ۴.۳۹ سانتی‌متر و عرض ۰.۰۱۸ سانتی‌متر ساختند. این الگو، نه دقیقا اما کمابیش، شبیه شکل و اندازه رشته عصبی جنین چهارهفته‌ای انسان است، یعنی همان ساختار آغازینی که با رشدش مغز و نخاع ساخته می‌شود.

پژوهشگران صف یاخته‌ها را در دستگاه ریزسیال قرار دادند که تعداد زیادی کانال‌های کوچک دارد، سپس یاخته‌ها را از راه این کانال‌ها در معرض مواد شیمیایی مختلفی که در القای رشد دستگاه عصبی دخیل‌اند قرار دادند و به این ترتیب یاخته‌ها را به رشد و تشکیل ساختاری سه‌بعدی واداشتند که شبیه دستگاه عصبی مرکزی اولیه است.

افزون بر این، پژوهشگران ژلی را به محیط کشت افزودند که یاخته‌های بنیادین را به تعیین سرنوشت و شکل‌گیری اولیه در مسیر تبدیل به نورون یا یاخته عصبی وامی‌دارد.

یاخته‌های درون اندام‌واره طی ۴۰ روز به ساختارهایی تبدیل شدند که شبیه مراحل اولیه رشد مغز و نخاع در جنین انسان بود، سپس قسمت‌های سه‌گانه مغز، یعنی مغز پیشین، مغز میانی و مغز پسین و نخاع شکل گرفتند.

در این مرحله، اندام‌واره‌‌ها به میزان دستگاه عصبی مرکزی جنین ۱۱ هفته‌ای رشد می‌کنند و در داخل یاخته‌ها، ژن‌های خاص مرتبط با این مرحله از رشد روشن و به‌اصطلاح بیان می‌شوند.

دانشمندان، در عین حال، به برخی از محدودیت‌های نمونه جدید نیز اذعان دارند. برای مثال، رشته عصبی اندام‌واره هنوز با رشته عصبی انسان متفاوت است و درحال حاضر در بررسی اختلالات ناشی از نقص‌های تکوینی رشته‌های عصبی قابل استفاده نیست. برای نمونه، یکی از این اختلالات تکوینی نقص مادرزادی اسپینا بیفیدا (Spina bifida)یا بیرون‌زدگی نخاع است.

با این حال، محققان امیدوارند که در آینده با استفاده از یاخته‌های بنیادین مستقیم جمع‌آوری‌شده از بیماران بتوانند درمورد بیماری‌های مختلف مغزی مطالعه کنند. به گفته دانشمندان، اگر آن‌ها به تشکیل رشته عصبی در اندام‌واره‌ها موفق شوند، حتی ممکن است علت رخ دادن مشکلاتی مانند فلج نیز مشخص شود، چرا که در این بیماری‌ها مغز نمی‌تواند دستورالعمل‌های حرکتی را به نخاع بفرستد.