به گزارش تابناک؛ یافتەهای جدید نشان میدهد که بخشهای جلویی و پشتی مغز انسان از دو سلول بنیادی کاملاً متمایز منشأ میگیرند. فهم این مسئله میتواند راه درمان بیماریهای عصبی و عضلانی سختی مانند بیماری نورون حرکتی (Motor Neuron Disease یا MND) را روشن کند.
ساختار مغز انسان پیچیدهترین سامانه زیستی شناختهشده در جهان است و همین ویژگی باعث شده تلاش برای بازتولید سلولهای آن در محیط آزمایشگاهی همواره با بنبستهای سنگین روبهرو شود. در حالی که ساخت ارگانهای پیوندی در آزمایشگاه پیشرفت فراوانی داشته، کشت سلولهای مغز پسین (Hindbrain) همواره یک معما بود. علت اصلی این شکست، فرضیه نادرستی بود که از دهه ۱۹۵۰ میلادی بر دنیای عصبشناسی سایه انداخته بود؛ فرضیهای که ادعا میکرد همه بخشهای مغز از یک سلول اولیه یگانه سرچشمه میگیرند.
کشف سلولهای منشأ متفاوت در جنین
پژوهشگران هنگام بررسی مراحل اولیه تشکیل مغز در جنین موشها دریافتند که دو گروه سلولی کاملاً متفاوت وظیفه شکلدهی به بخشهای مختلف را بر عهده دارند. این سلولها که اکتودرم عصبی قدامی (Anterior Neural Ectoderm یا aNE) و اکتودرم عصبی خلفی (Posterior Neural Ectoderm یا pNE) نامیده میشوند، ظرف دو روز اول پس از شروع تمایز سلولی ظاهر میشوند.
ژن Gbx۲ در سلولهای pNE فعال میشود، در حالی که سلولهای aNE ژن Otx۲ را بیان میکنند. همین تفاوت ژنتیکی باعث میشود بخش aNE به مغز جلو و مغز میان تبدیل شود و بخش pNE مغز پسین را بسازد.
این دو گروه سلولی با اینکه به یکدیگر وابسته هستند، اما هرگز با هم همپوشانی پیدا نمیکنند و ساختار کروماتین (Chromatin) آنها کاملاً متفاوت تنظیم شده است. جالب اینکه آزمایشها نشان داد اگر دانشمندان بخواهند سلولهای pNE را به نورونهای مغز جلو تبدیل کنند یا برعکس، سلولها مقاومت کرده و این تغییر نقش را نمپذیرند.
شکست فرضیههای قدیمی و افقهای تازه درمان
تلاشهای قبلی برای تولید نورونهای مغز پسین از سلولهای بنیادی به این دلیل ناکام میماند که دانشمندان میخواستند سلولهای پیشساز مغز جلو را به سلولهای مغز پسین تبدیل کنند. وقتی محققان استنفورد متوجه این تفکیک بنیادی در زیستشناسی جنینی شدند، مسیر متفاوتی را در پیش گرفتند.
بیشتر بخوانید
کوچک شدن مرکز حافظه مغز در افراد افسرده
با این ۵ توصیه، سلامت مغز خود را تضمین کنید
آنها توانستند سلولهای بنیادی پرتوان را به نورونهای حرکتی مغز پسین تبدیل کنند که مسئول کنترل عضلات صورت و بلع هستند. این دستاورد برای بیماریهای سختی مانند آتروفی عضلانی نخاعی (Spinal Muscular Atrophy) نوع ۱ که کودکان را پیش از دو سالگی از پا درمیآورد یا بیماری ALS بسیار تعیینکننده است. یکی از نمونههای مشهور آسیب به این بخش، فیزیکدان برجسته استیون هاوکینگ بود که سالها با اختلال در نورونهای حرکتی دستوپنجه نرم کرد.
منشأ ۵۰۰ میلیون ساله و شباهت به عروس دریایی
تکامل مستقل بخشهای مغز انسان ریشهای بسیار کهن دارد و حتی در جانوران سادهای مانند عروس دریایی نیز دیده میشود. سیستم عصبی عروس دریایی به جای اینکه در یک نقطه متمرکز باشد، از دو شبکه عصبی مجزا در دو سمت بدن تشکیل شده است.
تکامل در طول ۵۰۰ میلیون سال، این دو سیستم عصبی مجزا را از نظر مکانی کنار هم قرار داده و در قالب یک عضو ظاهراً یکپارچه جمع کرده است.
این همگرایی آناتومیک مشابه اتفاقی است که در قلب رخ میدهد؛ قلب نیز از دو میدان سلولی موازی تشکیل میشود که در نهایت یک عضو واحد را میسازند. با اینکه مغز یکپارچه از نظر مصرف انرژی بهینهتر است، بدن ما همچنان از این روش باستانی برای ساخت مغز بهره میبرد.
اهمیت مغز پسین در تنظیم حیاتی بدن
مغز جلو مسئول تفکر انتزاعی، هنر، فلسفه و تعاملات اجتماعی است و انسان به داشتن آن افتخار میکند، اما عملکرد مغز پسین برای بقا کاملاً حیاتی است. مغز پسین وظایف پایهای مانند تنفس، بلع، حرکت، خواب و حتی تنظیم اشتها را کنترل میکند.
داروهای مدرن کاهش وزن و تنظیم خواب مستقیماً این بخش از مغز را هدف قرار میدهند. کشت و آزمایش داروها روی سلولهای واقعی مغز پسین در محیط آزمایشگاه، سرعت تحقیقات پزشکی را چند برابر خواهد کرد.
روشن شدن فرآیند تمایز سلولهای مغزی نهتنها یک اشتباه علمی هفتاد ساله را اصلاح کرد، بلکه ابزار دقیقی برای بازسازی سلولهای آسیبدیده عصبشناختی در اختیار دانشمندان قرار داد. پژوهشگران احتمال میدهند که مخچه (Cerebellum) نیز ممکن است از یک سلول منشأ سوم شکل گرفته باشد که این فرضیه موضوع تحقیقات آینده خواهد بود.
منبع: یک پزشک
