وبدلاً من استخدام الخلايا الفردية، استخدم العلماء قطعًا صغيرة من أنسجة دماغ الجنين لتنمية أدمغة صغيرة، والتي تعادل تقريبًا حجم حبة الأرز.
طور العلماء أول أدمغة صغيرة في العالم في إنجاز يأملون أن يحدث ثورة في علم الأعصاب.
تمت زراعة الأعضاء ثلاثية الأبعاد، والتي يبلغ حجمها تقريبًا حجم حبة الأرز، في المختبر باستخدام أنسجة دماغ الجنين البشري من مواد الإجهاض الصحية.
كان العلماء في مركز الأميرة ماكسيما لأورام الأطفال في هولندا يهدفون إلى تنمية دماغ في المراحل المبكرة من النمو المتوسط، وبالتالي استخدموا أنسجة المخ من الجنين المجهض الذي كان في فترة الحمل من الأسابيع 12 إلى 15.
تفاجأ الفريق عندما اكتشف أن أنسجة دماغ الجنين كانت حيوية لنمو دماغ صغير.
حتى الآن، عند زراعة أعضاء صغيرة أخرى، كان العلماء يقسمون الأنسجة الأصلية إلى خلايا مفردة باستخدام الخلايا الجذعية الجنينية أو متعددة القدرات لتنمو وتكرر مناطق معينة من الدماغ.
دفع هذا الاكتشاف العلماء إلى التفكير في استخدام العضو الصغير لنمذجة سرطان الدماغ والتركيز بشكل خاص على كيفية تطوره عند الأطفال على أمل أن يؤدي إلى علاج.
يبلغ حجم الأدمغة الصغيرة (في الصورة المقربة) حجم حبة الأرز تقريبًا ويمكن مضاعفتها لجهود البحث المستقبلية
تقول الدكتورة دليلة هندريكس، قائدة المجموعة في مركز الأميرة ماكسيما لطب أورام الأطفال، وباحثة ما بعد الدكتوراه في مركز الأميرة ماكسيما لأورام الأطفال: “يمكن لهذه العضيات الجديدة المشتقة من الأنسجة الجنينية أن تقدم رؤى جديدة حول ما يشكل مناطق مختلفة من الدماغ وما يخلق التنوع الخلوي”. معهد Hubrecht ومحقق Oncode، الذي شارك في كتابة الدراسة.
وافق المانحون المجهولون على أن يستخدم العلماء الأنسجة لأغراض البحث فقط.
أراد الباحثون معرفة ما إذا كان بإمكانهم إنشاء عضو متوسع طويل الأمد بنفس التعقيد الخلوي الموجود في الدماغ البشري.
باستخدام أنسجة دماغ الجنين، قام الفريق بتقطيع الأنسجة إلى قطع صغيرة وتنظيمها في طبق قبل وضع المزارع على شاكر مداري.
في الأيام الأربعة إلى الثمانية الأولى، لاحظت الأبحاث أن هياكل ثلاثية الأبعاد متعددة تتشكل وتستمر في النمو، بينما لا تزال تشبه أنسجة المخ في المظهر.
ووجد الفريق أنه من خلال تقسيم عضوي دماغ الجنين، فإنه سيعود إلى ضعف حجمه الأصلي خلال 20 إلى 30 يومًا من المزرعة.
استمرت هذه العملية الكاملة على مدار ثمانية أشهر، حيث نمت الأدمغة الصغيرة في النهاية إلى حجم 1500 سم مكعب، وعند هذه النقطة تباطأ نموها ولكن يمكن الحفاظ عليها.
ثم ركز الفريق على هدفه الأساسي المتمثل في مكافحة سرطان الدماغ، واستخدم بعضًا من العضيات المشكلة حديثًا لتطوير أورام صغيرة.
استخدم الفريق تقنية كريسبر-كاس9، وهي تقنية لتحرير الجينات، على عدد صغير من الخلايا في العضيات لإدخال جين سرطاني يسمى TP53 لنموذج سرطان الدماغ.
Crispr-Cas9 هي أداة لإجراء تعديلات دقيقة على الحمض النووي المكتشف في البكتيريا.
استغرق الأمر ثلاثة أشهر حتى يتمكن الجين من السيطرة بشكل كامل على الخلايا السليمة، وتكرار نفس سمات الخلايا السرطانية النموذجية وإظهار إمكانية إجراء أبحاث حول أدوية السرطان.
وكشفت النتائج التي توصلوا إليها، والتي نشرت في مجلة الخلية، أنه قد يكون من الممكن استخدام العضويات للبحث عن علاج للسرطان و”يمكن أن يحدث ثورة في أبحاث الدماغ”.
وقالت الدكتورة بينيديتا أرتيجياني، المؤلفة المشاركة في الدراسة: “تعد عضيات الدماغ المأخوذة من أنسجة الجنين أداة جديدة لا تقدر بثمن لدراسة تطور الدماغ البشري”.
“إن نموذجنا الدماغي الجديد المشتق من الأنسجة يسمح لنا باكتساب فهم أفضل لكيفية تنظيم الدماغ النامي لهوية الخلايا.
أربع صور مكبرة لأجزاء من عضويات دماغ الجنين البشري المختلفة. هي ملطخة علامات عصبية مختلفة، تصور عدم تجانسها الخلوي والهندسة المعمارية
وشارك الفريق صورًا توضح كيفية نمو الأنسجة على مدار 25 يومًا
“ويمكن أن يساعد أيضًا في فهم كيف يمكن أن تؤدي الأخطاء في هذه العملية إلى أمراض النمو العصبي مثل صغر الرأس، بالإضافة إلى أمراض أخرى يمكن أن تنبع من النمو المنحرف عن مساره، بما في ذلك سرطان الدماغ لدى الأطفال”.
يتم تشخيص ما يقرب من 16000 طفل بين الولادة وعمر 19 عامًا بالسرطان في الولايات المتحدة كل عام، منهم 4000 يتم تشخيص إصابتهم بأورام المخ والحبل الشوكي.
تمثل أورام المخ والحبل الشوكي حوالي واحد من كل أربعة أنواع من السرطان في مرحلة الطفولة، وحوالي واحد من كل أربعة أطفال تم تشخيص إصابتهم بسرطان الدماغ لا يصابون به، وفقًا لجمعية السرطان الأمريكية.
ولهذا السبب، يقول مركز الأميرة ماكسيما إنه مدفوع لإيجاد حل ويعتقد أن تطوير الأدمغة الصغيرة بنجاح سيقرب العلماء خطوة أخرى من العلاج.
“نحن نعمل معًا بشغف وبدون حدود كل يوم لتحسين معدل البقاء على قيد الحياة ونوعية حياة الأطفال المصابين بالسرطان. الآن، وعلى المدى الطويل، قال مركز الأميرة ماكسيما، مضيفًا: “لأن الأطفال لديهم حياتهم بأكملها أمامهم”.