به نقل از «آنا»

مغز مینیاتوری انسان برای اولین بار به محرک‌های بینایی پاسخ داد

تاریخ انتشار: ۱۳ دی ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۷۵۴۱۱۴

به گزارش خبرنگار گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا، مغز انسان مینیاتوری که از سلول‌های بنیادی رشد کرده و در موش‌های زنده کاشته شده است، برای اولین بار به چیز‌هایی که موش‌ها می‌دیدند پاسخ نشان داده است. دانشمندان به لطف الکترود‌های گرافن تخصصی توانستند این پاسخ‌ها را در زمان واقعی تماشا کنند.

در سال‌های اخیر، دانشمندان راهی برای بازگرداندن سلول‌های پوست بالغ به حالت نابالغ پیدا کردند که پس از این دستاورد می‌توان تقریباً هر نوع سلول دیگری را در بدن ایجاد کرد.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

این سلول‌های بنیادی پرتوان القایی را می‌توان برای ساخت نسخه‌های کوچک، اما عملکردی از اندام‌ها به نام «ارگانوئیدها» در آزمایشگاه استفاده کرد.

از آنجایی که ارگانوئید‌ها نمایشی طبیعی‌تر و سه بعدی از چیز واقعی هستند، می‌توان از ارگانوئید‌ها برای مدل سازی توسعه، بیماری و واکنش‌های دارویی استفاده کرد که بسیار دقیق‌تر از کشت مسطح سلول‌ها در یک ظرف است. در طول سال‌ها، دانشمندان موفق شده‌اند نسخه‌های کوچکی از مغز، قلب، ریه، کبد، کلیه‌ها، معده، چشم‌ها، پانکراس و حتی رگ‌های خونی و فولیکول‌های مو را به این روش رشد دهند.

اکتبر گذشته، تیمی از دانشگاه استنفورد برای اولین بار ارگانوئید‌های مغز انسان را در موش‌ها کاشتند و دریافتند که سلول‌های انسان با نورون‌های موش ارتباط برقرار می‌کنند. در مطالعه جدید، دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا (UC) سن دیگو با نشان دادن اینکه ارگانوئید‌های مغز انسان کاشته شده در موش‌ها قادر به پاسخگویی در برابر محرک‌ها هستند، این کار را انجام دادند.

اما تا به حال، هیچ تیم تحقیقاتی نتوانسته بود نشان دهد که ارگانوئید‌های مغز انسان کاشته شده در قشر موش قادر به اشتراک گذاری ویژگی‌های عملکردی یکسان هستند و به محرک‌ها به روشی مشابه واکنش نشان می‌دهند. این به این دلیل است که فناوری‌های مورد استفاده برای ثبت عملکرد مغز محدود هستند و به طور کلی قادر به ثبت فعالیت‌هایی نیستند که تنها چند میلی‌ثانیه طول بکشد؛ بنابراین محققان دانشگاه سن دیگو با توسعه آزمایش‌هایی که ترکیبی از آرایه‌های میکروالکترود ساخته شده از گرافن شفاف و تصویربرداری دو فوتونی، دو تکنیک تجربی را برای تصویربرداری از سلول‌های مغز بکار گرفتند.

محققان برای این کار ابتدا آرایه‌ای از الکترود‌های گرافن شفاف را روی ارگانوئید‌های پیوندی قرار دادند. این دستگاه‌ها به تیم اجازه دادند تا فعالیت عصبی الکتریکی را که هم در سلول‌های مغز انسان و هم در بافت‌های اطراف موش انجام می‌شود، ثبت کنند. سپس، آن‌ها از میکروسکوپ دو فوتونی برای تصویربرداری از مغز استفاده کردند و دریافتند که رگ‌های خونی موش به درون ارگانوئید‌ها رشد کرده و اکسیژن و مواد مغذی برای آن‌ها فراهم می‌کنند.

سه هفته پس از کاشت، محققان آزمایش‌هایی را انجام دادند که در آن نور سفید را در مقابل موش‌ها می‌تاباندند و پاسخ سلول‌های مختلف مغز را تماشا می‌کردند.   مطمئناً، الکترود‌های گرافن علائم واضحی از جهش الکتریکی را نشان دادند که از قشر بینایی منتشر می‌شد. این نشان داد که ارگانوئید‌های انسانی با بافت مغز موش ارتباط سیناپسی برقرار کرده اند. در طی ۱۱ هفته آزمایش‌های بعدی، محققان نشان دادند که ایمپلنت‌ها به طور فزاینده‌ای از نظر عملکردی در میزبان ادغام می‌شوند.

الکترود‌های گرافن به دانشمندان اجازه می‌دهد تا فعالیت الکتریکی موجود در ارگانوئید‌های مغز انسان و بافت مغز موش اطراف آن را اندازه گیری کنند.

 

مدیسون ویلسون، نویسنده اول این مطالعه می‌گوید:هیچ مطالعه دیگری قادر به ضبط همزمان نوری و الکتریکی نبوده است. آزمایش‌های ما نشان می‌دهد که محرک‌های بصری پاسخ‌های الکتروفیزیولوژیکی را در ارگانوئید‌ها برمی‌انگیزد، که با پاسخ‌های قشر اطراف آن مطابقت دارد.

دانشمندان در پژوهش‌های آینده خود قصد دارند با استفاده از این تکنیک، پیشرفت بیماری‌های عصبی را مدل‌سازی کنند، که در نهایت می‌تواند به کشف درمان‌های بالقوه جدید کمک کند.

محققان امیدوارند که این ترکیبی از فناوری‌های نوآورانه ضبط عصبی برای مطالعه ارگانوئید‌ها به عنوان یک پلت فرم منحصر به فرد برای ارزیابی جامع ارگانوئید‌ها به عنوان مدل‌هایی برای رشد و بیماری مغز و بررسی استفاده از آن‌ها به عنوان پروتز‌های عصبی برای بازگرداندن عملکرد به مناطق از دست رفته، تحلیل رفته یا آسیب‌دیده مغز عمل کند.  

این تحقیق در مجله Nature Communications منتشر شده است.

انتهای پیام/

منبع: آنا

کلیدواژه: مغز انسان فناوری پیشرفته مغز آزمایشگاهی ارگانوئید های مغز انسان الکترود های گرافن ارگانوئید ها محرک ها سلول ها موش ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت ana.press دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «آنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۷۵۴۱۱۴ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

کشف تکنیکی جدید برای تغییر گروه خونی اهدایی

پژوهشگران ترکیبی از آنزیم‌های تولیدشده توسط گونه‌ای باکتری‌های موجود در روده انسان را شناسایی کردند که در مطالعات آزمایشگاهی می‌توانند سلول‌های قرمز خون را با بازده بالا به نوع O تبدیل کنند.

به گزارش زومیت، سلول‌های قرمز خون مانند تقریبا تمام سلول‌های بدن انسان با ساختارهای قندی منحصربه‌فردی پوشیده شده‌اند. این ساختارها از فردی به فرد دیگر متفاوت هستند و برخی دارای ساختارهای نوع A هستند و برخی ساختارهای نوع B را دارند. برخی هر دو ساختار نوع A و B را دارند و برخی هیچ‌یک از این ساختارها را ندارند و در گروه O قرار می‌گیرند.

سیستم ایمنی که هرگز با انواع A یا B برخورد نکرده باشد، در صورت مواجهه با آن‌ها به این سلول‌ها حمله می‌کند و آن‌ها را از بین می‌برد، درحالی‌که گروه خونی O را بیشتر دریافت‌کنندگان بدون مشکل می‌پذیرند.

به دلیل این تطبیق‌پذیری، ذخایر خون نوع O اغلب مصرف می‌شود، خصوصا در شرایط اضطراری که پزشکان باید بدون دانستن گروه خونی بیمار سریع عمل کرده و جان او را نجات دهند.

تبدیل سلول‌های قرمز خون به نوع عمومی O ایده جدیدی نیست. در سال ۱۹۸۲ دانشمندان آنزیمی را در دانه‌های قهوه شناسایی کردند که می‌توانست قندهای سطحی سلول‌های نوع B را حذف کند. اما آن واکنش آنزیمی بسیار ناکارآمد بود و استفاده از آن در مقیاس بزرگ ممکن نبود.

 همچنین برخلاف وعده‌های اولیه نگرانی‌هایی درمورد ایمنی آن مطرح شد. به دلایل ناشناخته، با اینکه تقریبا کل آنتی‌ژن‌های سلول‌های خون اهداکننده حذف می‌شد، گاهی اوقات خون اهدایی با گیرندگان همچنان ناسازگار بود. بنابراین، دانشمندان به نقطه شروع برگشتند و آنزیم‌های دیگری را در مجموعه باکتری‌های روده شناسایی کردند.

مشکلی که وجود دارد این است که تا سال ۲۰۲۲ بیش از ۴۰ سیستم گروه خونی به غیر از سیستم ABO و فاکتور RH شناسایی شده است. حتی در گروه‌های خونی A و B، ساختارهای قندی با طول‌ها و چگالی‌های متفاوت روی غشای سلول‌های قرمز خون وجود دارد.

پژوهشگران برپایه پژوهش‌های گذشته چندین آنزیم کاندیدای ساخته‌شده توسط باکتری آکرمانسیا موسینیفیلا (Akkermansia muciniphila) را انتخاب کردند و سلول‌های قرمز خون از چندین اهداکننده و زیرگروه‌های مختلف A و B را درمعرض آن‌ها قرار دادند.

آنزیم‌ها با غلظت‌های بالای سلول‌های قرمز خون و در دمای محیط و فقط به مدت ۳۰ دقیقه انکوبه شدند و این امر موجب بهبود فرآوری طولانی‌تر و شرایط کمتر کارآمد کاندیداهای قبلی شد. این شرایط ملایم بدون استفاده از افزودنی‌ها (برای مثال دکستران) به همراه کارآیی بالای آنزیم، از پارامترهای مهم امکان‌سنجی در کاربردهای بالینی هستند.

حذف ساختارهای قندی بلند علاوه بر آنتی‌ژن‌های کوتاه‌تر و متعارف گروه‌های خونی A و B، ناسازگاری سلول‌های نوع B تیمارشده با نمونه‌های پلاسما را به کمتر از ۹ درصد رساند و از شدت واکنش‌ها کاست.

آنزیم‌های انتخابی علاوه بر آنتی‌ژن‌های کوتاه‌تر و متعارف A و B، تمام چهار ساختار قندی شناخته‌شده A و B را حذف کردند. حذف ساختارهای قندی طولانی ناسازگاری سلول‌های نوع B تیمارشده با نمونه‌های پلاسما را به کمتر از ۹ درصد رساند و از شدت واکنش‌ها کاست.

برای درک این موضوع که چرا بخش کوچکی از سلول‌های قرمز خون ظاهرا بدون قند همچنان با پلاسمای گروه خونی O واکنش متقابل دارند و برای بهبود روند تبدیل سلول‌های گروه خونی A به پژوهش‌های بیشتری نیاز است.

با‌این‌حال، پژوهشگران می‌گویند مطالعه جدید آن‌ها با شناسایی آنزیم‌هایی که انواع بیشتری از آنتی‌ژن‌های A و B را حذف می‌کنند، به تولید خونی که با همه گروه‌های خونی سازگار باشد، کمک می‌کند.

گروهی از پژوهشگران در سال ۲۰۲۲ در شرایط آزمایشگاهی از استراتژی مشابهی (با آنزیم‌های متفاوت) برای تبدیل ریه‌های اهدایی از گروه خونی A به گروه خونی O استفاده کردند. پژوهش جدید ممکن است این تلاش‌ها را به‌قدر کافی بهبود دهد که استانداردهای ایمنی موردنیاز برای کارآزمایی‌های پیوند عضو در انسان را برآورده سازد.

سلول‌های قرمز خون رشدیافته در آزمایشگاه نیز در کارآزمایی‌های بالینی تحت آزمایش قرار دارند تا مشخص شود که آیا ماندگاری آن‌ها بیشتر از خون اهدایی است یا خیر. اگر این‌طور باشد، این دستاورد می‌تواند تقاضا برای ذخایر خون را کاهش دهد و همچنین به بیمارانی که به تزریق مکرر خون نیاز دارند، کمک کند دچار عوارض نشوند.

یافته‌های مطالعه در مجله‌ی Nature Microbiology منتشر شده است.

کانال عصر ایران در تلگرام