أفاد العلماء في ورقة بحثية جديدة أن أدمغة صغيرة نمت في المختبر من الخلايا الجذعية طورت تلقائيا هياكل بدائية للعين يمكنها استشعار الضوء.

ويمكن استخدام الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (iPSCs) لتوليد أشباه عضوية في الدماغ تحتوي على بنية للعين تسمى القديح البصري، أو الكأس البصري، وفقا للدراسة التي نُشرت في 17 أغسطس في مجلة Cell Stem.

وطوّرت عضيات الدماغ الصغيرة المشتقة من الإنسان، والتي زرعت في أطباق المختبر، تلقائيا كؤوسا بصرية متناظرة ثنائية الأطراف من الجزء الأمامي من المنطقة الشبيهة بالدماغ، ما يعكس تطور هياكل العين في الأجنة البشرية، وهو ما يدل على القدرة الذاتية للنمذجة الذاتية للخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات (iPSCs)  في عملية بيولوجية معقدة للغاية.

وستساعد هذه النتيجة المذهلة على فهم عملية تمايز العين وتطورها بشكل أفضل، بالإضافة إلى أمراض العيون.

وقال عالم الأعصاب جاي غوبالاكريشنان من مستشفى دوسلدورف الجامعي في ألمانيا: "يسلط عملنا الضوء على القدرة الرائعة لعضيات الدماغ على توليد بنى حسية بدائية حساسة للضوء وتأوي أنواعا من الخلايا مشابهة لتلك الموجودة في الجسم".

وأضاف: "يمكن أن تساعد هذه العضيات في دراسة تفاعلات الدماغ والعين أثناء نمو الجنين، ونمذجة اضطرابات الشبكية الخلقية، وتوليد أنواع خلايا شبكية خاصة بالمريض لاختبار العقاقير الشخصية وعلاجات الزرع".

وعضيات الدماغ ليست أدمغة حقيقية بما إنها هياكل صغيرة ثلاثية الأبعاد نمت من خلايا جذعية مستحثة متعددة القدرات، وهي خلايا يتم جمعها من بشر بالغين وعكس اتجاهها إلى خلايا جذعية، والتي لديها القدرة على النمو إلى العديد من أنواع الأنسجة المختلفة.

وفي هذه الحالة، يتم إقناع هذه الخلايا الجذعية بالنمو إلى كتل من أنسجة المخ، دون أي شيء يشبه الأفكار أو العواطف أو الوعي.

وتُستخدم هذه "العقول الصغيرة" لأغراض بحثية حيث يكون استخدام أدمغة حية فعلية مستحيلا، أو على الأقل، صعبا أخلاقيا، لاختبار استجابات الأدوية، على سبيل المثال، أو مراقبة تطور الخلايا في ظل ظروف معاكسة معينة. وهذه المرة، كان غوبالاكريشنان وزملاؤه يسعون لمراقبة تطور العين.

وفي بحث سابق، استخدم علماء آخرون الخلايا الجذعية الجنينية لتنمية كأس بصرية، وهي الهياكل التي تتطور إلى مجمل مقلة العين تقريبا أثناء التطور الجنيني. وقد طورت أبحاث أخرى هياكل تشبه الكأس البصرية من الخلايا الجذعية المحفزة متعددة القدرات.

وبدلا من تنمية هذه الهياكل بشكل مباشر، أراد فريق غوبالاكريشنان معرفة ما إذا كان يمكن زراعتها كجزء متكامل من عضيات الدماغ. وسيضيف هذا فائدة رؤية كيف يمكن أن ينمو نوعا الأنسجة معا، بدلا من مجرد تنمية الهياكل البصرية في عزلة.

وكتب العلماء في ورقتهم البحثية: "إن نمو العين عملية معقدة، وفهمها يمكن أن يسمح بتدعيم الأساس الجزيئي لأمراض الشبكية المبكرة. وبالتالي، من المهم دراسة الحويصلات البصرية التي هي بدائية العين التي ترتبط نهايتها القريبة بالدماغ الأمامي، وهي ضرورية لتكوين العين بشكل صحيح"

وأظهر العمل السابق في تطوير العضيات دليلا على وجود خلايا شبكية، لكنها لم تطور هياكل بصرية، لذلك قام الفريق بتغيير البروتوكولات الخاصة بهم. ولم يحاولوا فرض تطوير خلايا عصبية بحتة في المراحل المبكرة من التمايز العصبي، وأضافوا أسيتات الريتينول إلى وسط الاستزراع كمساعدة في نمو العين.

وشكلت الأدمغة الصغيرة التي تم الاعتناء بها جيدا كؤوسا بصرية في وقت مبكر من 30 يوما من التطور، مع ظهور الهياكل بوضوح بعد 50 يوما. وهذا يتوافق مع توقيت تطور العين في الجنين البشري، ما يعني أن هذه العضيات يمكن أن تكون مفيدة لدراسة تعقيدات هذه العملية.

وهناك تداعيات أخرى أيضا. احتوت الكؤوس البصرية على أنواع مختلفة من خلايا الشبكية، والتي تم تنظيمها في شبكات عصبية تستجيب للضوء، وحتى تحتوي على عدسة وأنسجة قرنية. وأخيرا، أظهرت الهياكل اتصالا شبكيا بمناطق أنسجة المخ.

وقال العلماء إن الفريق يأمل في تطوير استراتيجيات للحفاظ على هذه الهياكل قابلة للحياة على نطاقات زمنية أطول لإجراء المزيد من الأبحاث المتعمقة ذات الإمكانات الهائلة.

وكتبوا في ورقتهم البحثية: "يمكن تطوير عضيات دماغية تحتوي على حويصلات بصرية تعرض أنواعا عالية التخصص من الخلايا العصبية، ما يمهد الطريق لتوليد عضيات شخصية وصفائح طلائية صبغية للشبكية من أجل الزرع".