به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، پژوهشی تازه از دانشکده پزشکی دانشگاه کارولینای شمالی نشان می‌دهد که با استفاده از سلول‌های بنیادی مشتق از خون افراد، می‌توان مدل‌هایی دقیق از مراحل اولیه رشد مغز انسان ایجاد کرد. این مدل‌ها که به شکل ارگانوئیدهای مغزی در محیط آزمایشگاه پرورش داده می‌شوند، امکان بررسی دقیق تغییرات سلولی و ژنتیکی مرتبط با اندازه مغز و اختلالات عصب‌رشدی مانند اوتیسم را فراهم می‌کنند. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که دو نوع سلول مغزی، یعنی سلول‌های پیش‌ساز عصبی و سلول‌های اپی‌تلیالی شبکه کوروئید، نقش کلیدی در تعیین اندازه مغز دارند. این دستاورد می‌تواند مسیر پژوهش‌های آینده درباره تأثیر عوامل ژنتیکی و محیطی در دوران پیش از تولد را هموار کند.

مقدمه
اختلال طیف اوتیسم یکی از پیچیده‌ترین و چالش‌برانگیزترین اختلالات عصب‌رشدی است که عوامل متعددی از ژنتیک گرفته تا محیط در شکل‌گیری آن نقش دارند. در سال‌های اخیر، توجه پژوهشگران بیش از پیش به نشانه‌های بسیار زودهنگام این اختلال جلب شده است؛ نشانه‌هایی که حتی پیش از بروز علائم رفتاری قابل مشاهده‌اند. یکی از مهم‌ترین این نشانه‌ها، رشد غیرطبیعی و سریع مغز در ماه‌ها و سال‌های نخست زندگی است. با وجود شواهد بالینی متعدد، تاکنون درک دقیقی از سازوکارهای سلولی و مولکولی این پدیده وجود نداشت. پژوهش جدید دانشگاه کارولینای شمالی تلاش کرده است این خلأ دانشی را با استفاده از فناوری‌های نوین سلول‌های بنیادی پر کند و تصویری نزدیک‌تر به واقعیت از رشد اولیه مغز انسان ارائه دهد.

تاریخچه
ایده ارتباط اندازه مغز با اوتیسم به بیش از دو دهه پیش بازمی‌گردد؛ زمانی که مطالعات تصویربرداری مغزی نشان دادند برخی کودکان مبتلا به اوتیسم در سال‌های ابتدایی زندگی، مغزی بزرگ‌تر از حد میانگین دارند. این مشاهدات منجر به شکل‌گیری پروژه‌های گسترده‌ای مانند مطالعه تصویربرداری مغز نوزادان یا IBIS شد. در این پروژه، پژوهشگران با اسکن مغزی نوزادانی که سابقه خانوادگی اوتیسم داشتند، تلاش کردند الگوهای رشد مغز را از بدو تولد تا سال‌های بعد دنبال کنند. با وجود موفقیت این مطالعات در شناسایی الگوهای آماری، محدودیت‌های اخلاقی و فنی مانع از بررسی مستقیم سلول‌های مغزی انسان در مراحل اولیه رشد می‌شد. پیشرفت در فناوری سلول‌های بنیادی پرتوان القایی، نقطه عطفی در این مسیر ایجاد کرد و امکان مطالعه مغز انسان را بدون دستکاری مستقیم در بدن فراهم ساخت.

شیوه مطالعاتی

در این پژوهش، تیم علمی به سرپرستی جیسون استاین، با همکاری رز گلس و نانا ماتوبا، از نمونه‌های خون ۱۸ نفر از شرکت‌کنندگان مطالعه IBIS استفاده کرد. سلول‌های تک‌هسته‌ای خون محیطی از این نمونه‌ها جدا و سپس با روش‌های بازبرنامه‌ریزی سلولی به سلول‌های پرتوان القایی تبدیل شدند. این سلول‌ها قابلیت تمایز به انواع مختلف سلول‌های بدن را دارند. پژوهشگران با اعمال شرایط خاص کشت، این سلول‌ها را به سمت تشکیل ساختارهایی هدایت کردند که شباهت زیادی به بافت مغز انسان در مراحل ابتدایی رشد دارند. این ساختارها که ارگانوئید مغزی نامیده می‌شوند، نه‌تنها از نظر سلولی بلکه از نظر الگوهای بیان ژن نیز ویژگی‌های مغز در حال رشد را تقلید می‌کنند. سپس با استفاده از روش‌های پیشرفته توالی‌یابی و تحلیل ژنتیکی، تغییرات سلولی و مولکولی این ارگانوئیدها بررسی شد.

نتایج
نتایج مطالعه نشان داد که دو نوع سلول نقش محوری در ارتباط با اندازه مغز دارند. نخست، سلول‌های پیش‌ساز عصبی که منبع اصلی تولید نورون‌ها و سایر سلول‌های مغزی هستند. افزایش فعالیت ژنتیکی در این سلول‌ها با بزرگ‌تر بودن اندازه مغز ارتباط مستقیم داشت. دوم، سلول‌های اپی‌تلیالی شبکه کوروئید که وظیفه تولید مایع مغزی‌نخاعی و حمایت از محیط رشد سلول‌های عصبی را بر عهده دارند. تغییرات در عملکرد این سلول‌ها نیز با تفاوت در اندازه مغز همبستگی نشان داد. این یافته‌ها نه‌تنها فرضیه‌های پیشین درباره نقش رشد بیش‌ازحد مغز در اوتیسم را تقویت می‌کنند، بلکه اعتبار مدل ارگانوئید مغزی را به‌عنوان ابزاری دقیق برای مطالعه رشد مغز انسان تأیید می‌نمایند.

دستاورد
مهم‌ترین دستاورد این پژوهش، ارائه یک مدل آزمایشگاهی قابل اعتماد برای بررسی رشد اولیه مغز انسان است؛ مدلی که امکان مطالعه مستقیم تأثیر عوامل ژنتیکی و محیطی را فراهم می‌کند. این رویکرد می‌تواند به شناسایی نشانگرهای زیستی زودهنگام اوتیسم کمک کند و زمینه را برای مداخلات پیشگیرانه در آینده فراهم سازد. افزون بر این، استفاده از سلول‌های مشتق از خود افراد، امکان بررسی تفاوت‌های فردی و پاسخ‌های متفاوت به عوامل محیطی را فراهم می‌کند. چنین دستاوردی می‌تواند مسیر پژوهش‌های شخصی‌سازی‌شده در حوزه اختلالات عصب‌رشدی را هموار کند و در نهایت به توسعه راهکارهای درمانی دقیق‌تر منجر شود.

گام بعدی مطالعه

پژوهشگران دانشگاه کارولینای شمالی اکنون تمرکز خود را بر بررسی تأثیر مواجهه‌های محیطی در دوران پیش از تولد گذاشته‌اند. یکی از محورهای اصلی، مطالعه اثر مواد شیمیایی مانند اسید والپروئیک است که پیش‌تر ارتباط آن با افزایش خطر اوتیسم گزارش شده است. در این مطالعات، ارگانوئیدهای مغزی مشتق از افراد مبتلا و غیرمبتلا به اوتیسم در معرض این مواد قرار می‌گیرند تا تفاوت‌های پاسخ سلولی بررسی شود. هدف نهایی این پژوهش‌ها، درک تعامل پیچیده میان ژنتیک و محیط و شناسایی مسیرهایی است که می‌توان با مداخله در آن‌ها، از بروز اختلالات عصب‌رشدی جلوگیری کرد یا شدت آن‌ها را کاهش داد.

پایان مطالب/.