חוקרים מאוניברסיטת סטנפורד הצליחו להשתיל במוחם של עכברים רקמת מוח אנושית שגודלה במעבדה, ולאפשר לה לגדול בהיקף חסר תקדים, ליצור מגוון תאי עצב ולהתחבר למערכת העצבים של בעלי החיים. המחקר, שפורסם שבוע שעבר בכתב העת המדעי נייצ'ר נועד ליצור מודל חדש שיאפשר למדענים לחקור התפתחות ומחלות של המוח האנושי בתוך מערכת עצבים חיה.
חשוב להבהיר כבר בתחילה: החוקרים לא השתילו במכרסמים חלק ממוחו של אדם, וגם לא יצרו "עכברים עם מוח אנושי". הם השתמשו בתאי גזע אנושיים שגודלו במעבדה והפכו אותם ל"אורגנואידים" של קליפת המוח – גושי רקמה תלת־ממדיים שמחקים חלק מהתהליכים המתרחשים במוח האנושי המתפתח.
אוניברסיט סטנפורד | צילום: אי.פי.איי
האורגנואידים אינם מוח זעיר ואינם מסוגלים לחשוב או לפעול באופן עצמאי. היתרון שלהם הוא שהם מאפשרים לחוקרים לצפות בהתפתחות של תאי מוח אנושיים, שאי אפשר כמובן לחקור בצורה דומה בתוך מוחו של אדם חי. אלא שבצלחת מעבדה התפתחותם מוגבלת, בין היתר משום שאין להם כלי דם, קלט ממערכת עצבים שלמה או מרחב המאפשר להם להתחבר לרשתות עצביות גדולות.
הכי מעניין
עוד כתבות בנושא
כדי להתגבר על המגבלה הזאת יצרו החוקרים עכברים מיוחדים שבהם רוב הנאוקורטקס וההיפוקמפוס – אזורים מרכזיים במוח – אינם מתפתחים. הדבר נעשה באמצעות שינוי גנטי שגורם למותם של התאים שמהם אמורים להתפתח אזורים אלה. לאחר לידת העכברים השתילו החוקרים בחלל שנוצר ארבעה אורגנואידים אנושיים.
נסיינית במעבדה. | צילום: שאטרסטוק
הרקמה האנושית ניצלה את המקום שהתפנה. בין החודש השני לשלישי לאחר ההשתלה גדל נפחה כמעט פי חמישה. כעבור שלושה חודשים היא היוותה בממוצע כ־92% מכלל הרקמה הקורטיקלית שנמדדה בעכברים המושתלים. ההשתלה עצמה הצליחה בכ־86% מ־29 העכברים שנבדקו. הנתון הזה אינו אומר ש־92% מכל מוחו של העכבר הפך לאנושי: גזע המוח, המוחון ואזורים רבים נוספים נותרו של העכבר.
החלק המסקרן ביותר הגיע כשהחוקרים בדקו אם הרקמה פשוט גדלה בחלל – או גם התחברה למוח שסביבה. הם גילו שתאי העצב האנושיים שלחו שלוחות לאזורים אחרים במוח העכבר ואף לכיוון חוט השדרה. בדיקות של הפעילות החשמלית ושל אותות בתוך התאים הצביעו על פעילות מאורגנת המזכירה רשתות עצביות אנושיות שנמצאות עדיין בתהליך התפתחות.
עכבר. | צילום: מסך מיוטיוב
הרקמה יצרה גם סוגים שונים של תאים המצויים בקליפת המוח האנושית. בין היתר זיהו החוקרים תאי עצב בעלי מאפיינים המזוהים עם משפחת תאים שבה נכללים נוירוני פון אקונומו – תאים מיוחדים שקשה לגדל במעבדה ונחקרים בשל הקשר האפשרי שלהם לתפקודים חברתיים ולכמה מחלות נוירולוגיות ופסיכיאטריות. החוקרים מדגישים כי הרקמה עדיין לא הגיעה למבנה ולבשלות של קליפת מוח אנושית רגילה.
ומה קרה לעכברים עצמם? הם לא הפכו ל"חכמים יותר" ולא נמצאה עדות להתפתחות יכולות דמויות אדם. מבחני התנהגות הראו כי התנועה שלהם נשמרה ברובה, אם כי נמצאו הבדלים מסוימים בתיאום תנועות הגפיים ובאופן שבו התנהגותם הספונטנית הייתה מאורגנת. החוקרים עצמם מדגישים שגם לאחר ההשתלה מערכת העצבים הבסיסית של העכברים נשארה מערכת עצבים של מכרסם.
עוד כתבות בנושא
אחד הניסויים המחיש את הפוטנציאל הרפואי של השיטה. החוקרים חשפו את העכברים במשך חמש שעות לרמת חמצן נמוכה. ברקמה האנושית נוצרה תגובת פגיעה, ולאחר מכן הופיעו אצל העכברים המושתלים ליקויים בהליכה. החוקרים סבורים שהמודל עשוי לסייע בעתיד להבין כיצד מחסור בחמצן פוגע במוח אנושי מתפתח – למשל במצבים הקשורים לפגיעה מוחית סביב הלידה ולשיתוק מוחין.
סריקת מוח | צילום: Business Wire
המטרה הרחבה יותר היא להשתמש בעכברים האלה כמעין "מעבדה חיה" לחקר מחלות שקשה במיוחד לחקות בצלחת מעבדה, ובהן הפרעות התפתחותיות, אפילפסיה, אוטיזם וסכיזופרניה, וכן לבדיקת טיפולים אפשריים על תאי מוח אנושיים בתוך רשת עצבית שלמה.
עם זאת, החוקרים מדגישים שהמודל עדיין רחוק ממוח אנושי אמיתי. הרקמה המושתלת חסרה מאפיינים מרכזיים של קליפת מוח בוגרת, והיא מתפתחת בקצב שונה מהמוח של העכבר. המחקר גם מעלה שאלות אתיות שילכו ויהפכו משמעותיות יותר ככל שמודלים כאלה יהיו מורכבים ובשלים יותר. לכן החוקרים קוראים ללוות את המשך הפיתוח בדיון מתמשך בין מדענים, מומחי אתיקה ורגולטורים.
עוד כתבות בנושא
עוד כתבות בנושא
