نجح العلماء في زراعة أدمغة صغيرة ذات حواجز دموية دماغية وظيفية

توفر النماذج الجديدة التي تنمو من الخلايا الجذعية نموذجًا مصغرًا وفعالًا للحاجز الدموي الدماغي.

لأول مرة، تمكن العلماء من تطوير نماذج مصغرة للدماغ البشري يشمل نظام الأمان المدمج للعضو.

تتضمن النماذج حواجز دموية دماغية وظيفية (BBB) بحجم حبة السمسم تقريبًا.

وبشكل عام، تعمل الحواجز الدموية الدماغية في المخ على حماية العضو الحساس من المواد الضارة المحتملة التي قد تنتشر في بقية الجسم.

وقال Ziyuan Guo، أحد مؤلفي الدراسة وعالِم في بيولوجيا الأعصاب وعالِم في الخلايا الجذعية في المركز الطبي لمستشفى Cincinnati للأطفال، في بيان: «إن غياب نموذج الحواجز الدماغية الوظيفية عند الكائن البشري المعتمَد عليه بشكل كبير كان عقبة رئيسية في دراسة الأمراض العصبية. لذا يُعتبر هذا تقدم مهم لأن النماذج الحيوانية التي نستخدمها حاليًا في الأبحاث لا تعكس بدقة تطور الدماغ البشري ووظائف الحاجز الدموي الدماغي “.

وشرح Guo وزملاؤه نماذج الدماغ الصغيرة التي تحمل الحاجز الدموي الدماغي في الدراسة الحديثة التي نُشرت في الخامس عشر من مايو/أيار في مجلة Cell Stem Cell.

يبطَّن الحاجز الدموي الدماغي الأوعية الدموية في الجسم، والتي تمر عبر الدماغ ولا يسمح إلا لبعض المواد بالمرور، مثل: الهرمونات والغلوكوز، في حين يحجب التهديدات، مثل: السموم والبكتيريا. كما يحجب الحاجز الدموي الدماغي العديد من الأدوية، وهو ما يشكل تحديًا لمطوري الأدوية الذين يعملون على علاج أمراض الدماغ.

تجمع النماذج الجديدة المطوَّرة المزروعة في المختبر بين الأعضاء الدماغية (مجموعات ثلاثية الأبعاد من خلايا المخ المطوَّرة من الخلايا الآرومية) مع الأعضاء الوعائية الدموية، والتي تُطوَّر أيضًا من الخلايا الجذعية ولكنها تشبه الأوعية الدموية في الجسم. ويشكل هذان النوعان من الأعضاء معًا ما يسميه الباحثون ب’التجمعات’، والتي تحاكي كيفية نمو خلايا المخ والأوعية الدموية الناضجة وتفاعلها مع بعضها البعض.

أظهرت الدراسة أنه بعد حوالي شهر من اندماج نوعي العضويات، اتحدا معًا بشكل هياكل كروية يبلغ حجم كل منها حجم حبة السمسم تقريبًا.

وقال Guo لموقع Live Science عن طريق رسالة بالبريد الإلكتروني أنه يجب التحكم بعناية في الاستنبات الذي يدعم نمو واندماج العضويتين، وتعمل مصفوفة الهلام الفيزيائية كحمَّالة للمساعدة في دعم التجمعات.

كإثبات للمفهوم حول كيفية استخدام هذه النماذج، زرع الباحثون خلايا مجمّعة من مرضى مصابين بتشوه كهفي دماغي، وهو وجود مجموعة من الأوعية الدموية ذات الشكل غير الطبيعي في الجهاز العصبي. تنشأ هذه التشوهات أحيانًا من طفرات جينية ويمكن أن تسبب أعراضًا تؤدي إلى مضاعفات خطيرة، مثل: السكتة الدماغية والنوبات.

وقال Guo في البيان: «إن التجميعات التي صممها الباحثون التقطت السمات الخلوية التي شوهدت لدى الأشخاص الذين يعانون من تشوهات كهفية دماغية، مما يوفر رؤى جديدة في علم الأمراض الجزيئي المضمر وعلم الأمراض الخلوية لاضطرابات الأوعية الدموية الدماغية. في الاختبارات الأولى التي أجراها الفريق يمكن أن تنمو الخلايا المجمعة للحاجز الشرياني المخي لمدة تصل إلى خمسة أشهر، أو ربّما لفترة أطول، ولكن لم يتم اختبار ذلك. وتتوافق فترة النمو التي تتراوح بين أربعة وخمسة أشهر مع الفصل الثاني تقريبًا من نمو الدماغ في الرحم».

وفي المستقبل، يهدف الفريق إلى تنمية مجموعات مماثلة باستخدام الخلايا الجذعية من الأشخاص الذين يعانون من أمراض دماغية مختلفة، بحيث تعكس النماذج النهائية البيولوجيا الأساسية لتلك الحالات.

وعلى نطاق أوسع، لا يمكن استخدام مثل هذه التجميعات لدراسة أمراض الدماغ فحسب، بل لاختبار أدوية جديدة أيضًا، والتحقيق في كيفية إصابة الدماغ والحاجز الدموي الدماغي بالتسمم، والكشف عن استراتيجيات جديدة لتوصيل الأدوية من خلال الحاجز الدموي الدماغي. وقال Guo في بيان: «تمثل تجميعات الحاجز الدموي الدماغي تقنية تغير قواعد اللعبة ذات آثار واسعة النطاق على علم الأعصاب، واكتشاف الأدوية، والطب الشخصي».