تم زرع هذه الأدمغة البشرية الصغيرة في الفئران لضخ الهرمونات المضادة للإجهاد

لقد قطعت عضويات الدماغ شوطا طويلا. هذه الأدمغة الصغيرة ، بحجم حبة البازلاء على الأكثر ، مصنوعة من الخلايا الجذعية أو خلايا الجلد المعاد برمجتها ويتم تحريكها داخل مفاعل حيوي مليء بالعناصر الغذائية. من خلال المكونات الجزيئية المختلفة ، يمكن للعلماء دفع الأدمغة الصغيرة لتطوير تخطيطات وهياكل تدريجيًا مماثلة لدماغ الجنين المتنامي ، على أمل أن يتم استبدال مناطق الدماغ المعيبة بنقط دماغية نمت في المختبر يومًا ما.

هذا الأسبوع ، أضاف فريق من اليابان قوة عظمى طال انتظارها إلى الأدمغة الصغيرة: ضخ الهرمونات التي تتحكم في الحياة.

بدءًا من الخلايا الجذعية البشرية ، قاموا بتنمية مجموعة غير تقليدية من الأدمغة المصغرة التي تحاكي الغدة النخامية ، مركز الهرمونات في الدماغ. كتلة صلبة صغيرة مدسوسة في قاعدة الجمجمة ، الغدة النخامية هي طريق سريع مركزي يربط الدماغ بأجزاء أخرى من الجسم ، ويتحكم في الإجهاد ، والتمثيل الغذائي ، واستجابات القلب والأوعية الدموية ، والتكاثر.

عند زرعها في الفئران المصابة بغدة نخامية تالفة ، تضخ الخلايا البشرية هرمونًا مهمًا تفرزه الغدة عادةً بوتيرة ثابتة. استمرت عملية الزرع لأكثر من 24 أسبوعًا دون أي آثار جانبية أو رفض مناعي.

كان الجزء الأكثر جنونًا هو أن الغدة النخامية المصغرة كانت مطوية بالقرب من الكلى - بدلاً من الدماغ - تحت غلاف حماية يشبه الألياف يلفها. على الرغم من أن الطريقة لا تزال تتطلب الجراحة ، إلا أن الطريقة تُظهر أنه عندما يتعلق الأمر بالهرمونات التي يصنعها الدماغ والتي تتدفق إلى مجرى الدم ، فليس من الضروري دائمًا زرع بدائل صحية في دماغ المضيف نفسه.

إن حقن الفئران بمادة كيميائية تحاكي العدوى البكتيرية جعل الكتلة الكتلة المزروعة تضخ هرمونًا من موطنها الكلوي الجديد لشن هجوم مضاد لمحاربة الإجهاد المناعي.

رغم أنها ليست جاهزة للاستخدام مع البشر الذين يعانون من مشاكل في الغدة النخامية ، إلا أن هذه العضيات "المبللة" تساعد في سد الفجوة بين الدماغ والجسم باستخدام شكلهم الفريد من السفراء الهرمونيين.

"هذه الطريقة لتوليد أنسجة الغدة النخامية المنقاة تفتح آفاقًا جديدة للبحث في الطب التجديدي للغدة النخامية ،" محمد مؤلف الدراسة الدكتور هيديتاكا سوجا من جامعة ناغويا.

الدماغ الهرموني

الأدمغة المصغرة هي طفرة في علم الأعصاب. يعطون نظرة ثاقبة غير مسبوقة في المراحل المبكرة للتنمية البشرية. شرارة مع النشاط الكهربائي. وربما القليل من فرانكشتاين ، يمكن للكتل الصغيرة من الدماغ أن تفعل ذلك ربط جسديا تشريح العضلات في طبق المختبر والتحكم في تقلصاتهم عند الطلب ، و استعادة البصر للفئران المصابة. تطورهم المتزايد أثار حتى نقاشًا محتدمًا حول ما إذا كانت هذه الأجزاء الذهنية غير المجسدة قد تصبح واعية.

ومع ذلك ، فقد كانوا يفتقرون إلى قدرة رئيسية واحدة: إغراق باقي الجسم بفيض من الهرمونات. عند التفكير في خلايا الدماغ ، تتبادر إلى الذهن الخلايا العصبية على الفور. أتخيل براعتهم الحسابية ، باستخدام الإشارات الكهربائية لنسج الشبكات الديناميكية التي تكمن وراء إدراكنا وتعلمنا واستدلالنا وذكرياتنا. لكن الخلايا العصبية ليست الخلايا الوحيدة في الدماغ.

هناك كتلة صلبة صغيرة مطوية بعمق داخل مؤخرة الرأس تتمتع بقوى هائلة. كطفل ، يساعدك على النمو. في البالغين ، يضخ جرعات من هرمونات التوتر - عند الحاجة لإبقائك على قدميك - ويحافظ على التمثيل الغذائي الصحي. الغدة النخامية هي المايسترو الكبير الذي يوجه سيمفونية من الهرمونات التي تدير وظائف الجسم بسلاسة.

لا تأتي هذه الهرمونات من الخلايا العصبية. بدلاً من ذلك ، يتم التحكم فيها بواسطة خلايا قشرية في الدماغ ، والتي تتشاور باستمرار مع جيرانها من الخلايا العصبية حول مرسال الهرمون الذي يجب تصنيعه بعد ذلك.

إنهم مجموعة متطلبة. هذه الخلايا هي في الأساس المحطة المركزية الكبرى لإرسال الرسائل الهرمونية من الدماغ إلى المشهد الجسدي بأكمله. تساعد هرمونات النمو ، على سبيل المثال ، في تحفيز النمو والتجدد في الجسم. يأمر Vasopressin الكلى بتنظيم احتباس الماء والكهارل ، وهو أمر مهم لمحاربة الوجوه المنتفخة في الصباح والحفاظ على ضغط دم ثابت. تؤدي بعض الهرمونات إلى البلوغ والخصوبة. تساعد أنواع أخرى ، مثل الأوكسيتوسين - المعروف أيضًا باسم "هرمون الحب" - على ارتباط الأم بطفلها المولود حديثًا.

لذلك ليس من المستغرب أنه عندما تفشل الغدة النخامية ، فإن النتائج ليست جيدة. خزانات ضغط الدم. تغمى عليك دون سابق إنذار. يكافح الأطفال من أجل النمو.

تؤثر الحالة ، المسماة قصور الغدة النخامية ، على ما يقرب من 200,000 شخص في الولايات المتحدة. الهرمون الرئيسي الذي ينقصه هو ACTH (هرمون قشر الكظر) ، الذي ينظم إجهاد الجسم والاستجابة المناعية. لا يوجد علاج. الطريقة الوحيدة لمواجهة هذا الاضطراب هي استبدال الهرمونات ، والتي قد يكون من الصعب إدارتها بشكل صحيح.

تتقلب مستويات ACTH بناءً على إيقاع الساعة البيولوجية للشخص. يمكن أن يتسبب الاستبدال غير الكافي في نهاية المطاف في أزمة قاتلة. يسبب الكثير من متلازمة كوشينغ ، والتي تأتي مع عدد لا يحصى من المشاكل الصحية.

فلماذا لا يكون لدينا بديل للدماغ بالنسخ واللصق؟

قانون موازنة

الفريق ليس غريبا على العضويات. مرة أخرى في 2011، قاموا بزراعة أنسجة ثلاثية الأبعاد من خلايا جذعية جنينية للفأر تنظم ذاتيًا في خلايا ناضجة تحاكي أجزاء من الغدة النخامية. كما أسفرت الدراسات اللاحقة التي استخدمت الخلايا البشرية عن تكتلات خلوية تحاكي الغدة النخامية.

أوضح المؤلفون أن الهدف هنا هو طلب وصفة للغدة النخامية المصغرة المصممة معمليًا والجاهزة للزرع.

كخطوة أولى ، حدد الفريق ثلاثة مسارات مختلفة للإشارات الجزيئية ساعدت عن كثب في تتبع كيفية تطور الغدة النخامية بشكل طبيعي. فكر في الأمر على أنه مزيج من التوابل في طبق للحصول على المزيج المثالي. ثم قاموا بعد ذلك بتنمية إما خلايا جذعية بشرية أو خلايا جذعية محفزة (iPSCs) - تمت إعادة برمجتها كيميائيًا من خلايا الجلد لتشبه الخلايا الجذعية - لأكثر من 100 يوم.

كانت "الوصفة" أساسية. أضافت دراسات سابقة مكونات مصنوعة من منتجات حيوانية ، يطلق عليها اسم "المغذيات" ، والتي تعارضت مع نمو هذه النقط الدماغية. الوصفة الجديدة ، بدورها ، خالية من المغذيات ، لكنها دفعت الخلايا الجذعية للتطور إلى أنسجة وظيفية في الغدة النخامية. كانت الحيلة هي اختطاف العملية التنموية المعتادة لمنطقة الدماغ ، وإضافة مادتين كيميائيتين عصبيتين لدفع نموهما.

بعد 29 يومًا ، أفرزت النقاط بسهولة ACTH لأنها طفت داخل طبق. زادت مستويات الهرمون بشكل مطرد مع مرور الوقت ، واستجابت للأدوية التي تنشط الغدة النخامية بشكل طبيعي واستجابتها للضغط الهرموني.

أظهر اختبار سريع للماكياج الجيني للعقول الصغيرة أن لديهم حيل هرمونية أخرى في سواعدهم. على غرار الغدة النخامية الحقيقية ، احتوت العضيات على خلايا يمكنها ، نظريًا ، تصنيع أنواع متعددة من الهرمونات.

كاختبار نهائي ، قام الفريق بزرع أدمغة صغيرة في الفئران ذات الغدة النخامية التالفة. تجنبوا جراحة الدماغ ، وقاموا بإدخال عضو عضوي عمره 107 أيام بجوار الكلى مباشرة. الفكرة تبدو غريبة. ولكن هنا يبدو منطقيًا: نظرًا لأن الهرمونات تعمل على الجسم من خلال مجرى الدم ، يمكن للعضوية النخامية أن تعمل نظريًا حتى لو وُضعت بعيدًا عن الدماغ.

ازدهر طعم الدماغ المصغر بجوار الكلية. لقد طور أنواعًا متعددة من الخلايا التي تفرز الهرمونات بجرعة من الخلايا الجذعية ، مما يعني أن عملية الزرع يمكن أن تتجدد ذاتيًا. مقارنة بمجموعة التحكم من الفئران المصابة بتلف الغدة النخامية ، أظهرت تلك المزروعة مستويات أعلى من الهرمون الموجه لقشر الكظر في أربعة أسابيع فقط - وهو تحسن استمر لمدة 24 أسبوعًا على الأقل.

عندما يواجه عدد لا يحصى من الضغوطات ، مثل الإجهاد العاطفي أو الإجهاد المناعي الناجم عن العدوى - هنا ، باستخدام تقليد كيميائي - زاد العضو المزروع من إنتاج الهرمونات لمكافحة الاعتداءات.

العقول الصغيرة ليست مثالية. بحلول ستة أشهر ، أظهر البعض بالفعل تسوسًا في وسطهم. لكنهم ركزوا الضوء على الخلايا غير العصبية ، وكانوا خطوة واعدة نحو أشباه عضويات الدماغ التي تفرز الهرمونات. عندما يتم تطويرها بشكل أكبر ، فإنها علاج تجديدي محتمل للأشخاص الذين يفتقرون إلى وظائف الغدة النخامية - وربما لاضطرابات هرمونية أخرى متعلقة بالدماغ.

بعد ذلك ، يخطط الفريق لاستكشاف الخلايا الجذعية داخل العضيات ومعرفة ما إذا كان بإمكانها الحفاظ على نمو الدماغ المصغر.

قال شوقا: "بالنسبة للدراسات غير السريرية أو السريرية ، سنواصل تطوير طرق تصنيع لخطوط الخلايا من الدرجة السريرية ، وتقييم فعالية هذه السلالات في الحيوانات مثل القرود ، وتأكيد وظائف المنتجات بعد الزرع".

الصورة الائتمان: Arima et. al./ تقارير الخلايا الجذعية

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• تمويل EVM. واجهة موحدة للتمويل اللامركزي. الوصول هنا.
• مجموعة كوانتوم ميديا. تضخيم IR / PR. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء بيانات Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• المصدر https://singularityhub.com/2023/06/14/mini-human-brains-implanted-in-mice-pumped-out-anti-stress-hormones/