قام الباحثون بدمج أربعة أعضاء عضوية تمثل المكونات الأربعة للمسار الحسي البشري ، والتي يتم نقل إشارات الألم إلى الدماغ. إن تحفيز العضوية الحسية (أعلى) بواسطة مواد ، مثل كبخاخات ، يؤدي إلى نشاط عصبي ينتقل بعد ذلك في جميع أنحاء العضوية.
ما بعد المختبر/طب ستانفورد
إخفاء التسمية التوضيحية
تبديل التسمية التوضيحية
ما بعد المختبر/طب ستانفورد
أعاد العلماء إنشاء مسار الألم في الدماغ من خلال زراعة أربع مجموعات رئيسية من خلايا الأعصاب البشرية في طبق.
يمكن استخدام هذا النموذج المختبري للمساعدة التقارير في المجلة طبيعة.
يقول: “إنه أمر مثير” الدكتور ستيفن واكسمان، أستاذ في جامعة ييل للطب الذي لم يشارك في البحث.
في الوقت الحالي ، يتم اختبار أدوية الألم المحتملين عادةً في الحيوانات – غالبًا ما تكون ردودها مختلفة عن الإنسان – وفي الخلايا العصبية الفردية ، والتي قد لا تعكس سلوك شبكات الدماغ بأكملها.
مع هذا النظام الجديد ، المعروف باسم مجموعة الدماغ ، “لدينا نظام عصبي مصغر قد يكون منصة مفيدة للغاية” ، كما يقول واكسمان.
طريق مع عدة محطات
النموذج هو نتيجة لجهود لإعادة إنشاء سلسلة الإشارات التي تحدث بعد التعرض للمنبهات المؤلمة ، يقول الدكتور سيرجو باسكا، أستاذ بجامعة ستانفورد قاد المشروع.
لمس موقد ساخن ، على سبيل المثال ، والخلايا الخاصة في الجلد “أرسل تلك المعلومات وصولاً إلى الحبل الشوكي” ، كما يقول Pașca. “ثم ينقل الحبل الشوكي إلى المهاد في الدماغ ، ثم إلى الطبقة الخارجية للدماغ ، وهو القشرة”.
لتقريب هذا المسار في المختبر ، أنشأ فريق Pașca أربعة مختلفين الدماغ العضوية، كتل كروية للخلايا العصبية البشرية التي تنمو في طبق. أقنع الفريق كل عضوي يشبه نوعًا محددًا من الأنسجة الدماغية أو العمود الفقري الموجود على طول مسار الألم.
يقول باكا: “ثم نضعهم معًا ، ووضعناهم على مقربة ، وشاهدتهم وهم متصلون ببعضهم البعض”.
بعد أكثر من ستة أشهر تتطور في المختبر ، الناتجة عن ذلك التجميع خلق مسار يربط الأعضاء الأربعة. كما بدأت الخلايا العصبية تلقائيًا “العمل بطريقة منسقة عبر الأجزاء الأربعة من هذا التجميع” ، كما يقول Pașca.
الفلفل الحار ومتلازمات الألم
لاختبار النموذج ، كشف الفريق إلى كبخاخات ، المادة الكيميائية التي تجعل الفلفل الحار ساخن بشكل مؤلم.
“ثم تبدأ في رؤية تلك المعلومات التي تسافر” ، كما يقول Pașca. “يتم تنشيط الخلايا العصبية التي تشعر بهذه الإشارات وتنقل تلك المعلومات إلى المحطة التالية والمحطة التالية ، وصولاً إلى القشرة”.
بعد ذلك ، حاول العلماء إنشاء تجميعات باستخدام الخلايا ذات المتغيرات الوراثية المرتبطة بإدراك الألم غير الطبيعي.
أحد هذه المتغيرات يسبب حالة نادرة تسمى erythromelalgia ، أو متلازمة رجل على إطلاق النار.
يقول واكسمان: “يشعر هؤلاء الأفراد بألم حرق ، ومرجع ، استجابة للدفء المعتدل”.
وجد العلماء أن التجميعات ذات البديل الجيني أنتجت المزيد من التواصل التلقائي بين الأعضاء ، مما يشير إلى زيادة الحساسية للألم.
مثل هذه النتائج تشير إلى أن الأعضاء العضوية هي بالفعل وسيلة مفيدة لدراسة كل من أمراض الجهاز العصبي والمسارات التي تؤثر عليها ، كما يقول الدكتور غو لي مينغ، أستاذ في كلية الطب بجامعة بنسلفانيا ، والذي لم يكن له دور في الدراسة الجديدة.
لكل تعقيدها ، يضيف مينغ أن مسار الألم في الطبق هو نسخة مبسطة للغاية لما يجري في شخص ما. على سبيل المثال ، لدى البشر مسارين رئيسيين يحملان إشارات الألم إلى الدماغ ، في حين أن نظام النموذج يتضمن مسارًا واحدًا فقط.
ونتيجة لذلك ، يمكن للنموذج اكتشاف حافز مؤلم ، لكنه لا ينتج استجابة عاطفية ، كما يقول باسكا.
يقول: “لذلك نحن لا نعتقد أن هذا المسار الذي قمنا ببنائه هو الشعور بأي حال من الأحوال”.
ومن المرجح أن تصبح مجموعات الخلايا البشرية هذه أكثر قيمة حيث يجد العلماء طرقًا لإعادة إنشاء أجزاء أكبر وأكثر تعقيدًا من الجهاز العصبي.
على سبيل المثال ، طور مختبر Ming الخاص بنموذج لأنبوب عصبي بشري ، وهو الهيكل في جنين يصبح في النهاية في دماغ الطفل والحبل الشوكي. هدفها هو فهم كيف تتطور الاضطرابات العصبية في وقت مبكر من الحياة.
