آیا پیوند نورون ممکن است ؟

بازدیدها: ۱۳۳

زمانیکه جراح مغز و اعصاب سرجیو کاناورو برای اولین بار سر یک مرده را به جسد دیگری متصل کرده بود ، کارش توسط تعدا زیادی از متخصصین علوم اعصاب مورد هجوم قرار گرفته بود.تلاش کاناورو برای درمان افراد فلج و بطور بالقوه رادیکال و اتوپیایی است.اما نورولوژیست ها بجای تعویض کل مغز با جایگزینی بخشی از موافق هستند.دانشمندان علوم اعصاب در دانشکده آلبرت انیشتین به تازگی ارزیابی کرده اند که آیا جایگزین کردن نورونها می تواند یک استراتژی کمک کننده برای جوانسازی مغز های پیر شده باشد.

مغزمان متفاوت از کلیه ها، کبد و مفصل ران است.بیشتر اندام ها وبخشهای بدن را می توان پیوند کرد ویا با اعضای مصنوعی جایگزین کرد ولی جایگزین کردن بافت عصبی همچنان یک مساله علمی غامض است.هر روشی که برای جوان سازی مغز بکار رود نیازمند آنست که مدارهای نورونی مسئول شخصیت مان را حفظ کند.

آیا می توان با پیوند سلولی مغز را مجددا جوان ساخت؟مغز ما پلاستیک یا تطابق پذیر است یعنیplasticity دارد.مغز می تواند مدارهایش را مجددا بازسازی کند وبه تجربیات و محیط جدید واکنش دهد.حتی اعمال پیچیده ای مانند زبان نیز در مغز می تواند بدنبال آسیب مغز، مثلا یک گلیوما که نواحی مربوط به زبان در مغز را درگیر می کند ،تا حدودی برگردد. پلاستیسیته مغز تا حدودی می تواند با پیر شدن مغز مقابله کند.افراد اندیشمند و آنهایی که از مغز خود بیشتر استفاده می کنند دیرتر به پیری مغز دچار می شوند و در آنها زوال عقل و یا آلزایمر کمتر مشاهده می شود.با این حال وقتی ما پیر می شویم نورونها پیچیدگی خود را از دست می دهند.سیناپس ها کاهش می یابند.اعمال مغزی مانند حافظه و هوشیاری کاهش می یابد.همین امر جوانسازی مغز را مشکل می کند.اما در بیماران پارکینسونی پیوند پیش ساز های دوپامینرژیک جنینی در استریاتوم و جسم سیاه(substantia nigra) مسیر های فیبری راتشکیل دادند.که این نتایج تشویق کننده است.اما باید دانست که برقراری اتصالات درنئوکورتکس سخت و دشوار است.در حال حاضر  نئوکورتکس محلی از مغز است که بعنوان بافت هدف در پیوند نورونی و جوان سازی مغز مورد توجه است.این ناحیه از مغز برای شناخت، استدلال و زبان حیاتی است.

مغز مان خیلی بزرگ و پیچیده است.نئوکورتکس در حدود ۱۵ تا ۲۰ میلیون نورون دارد.برای تخمین سرعتی که در آن نورونها می توانند جایگزین شوند ما می توانیم به شکنج دندانه ای(dentate gyrus)موش بپردازیم.در موش بالغ این ناحیه مغز ۱۰^۵×۳ نورون دارد که می تواند۱۵۰۰۰ نورن جدید را طی ۶ماه بسازد.وقتی ما این مقیاس را برای نئوکورتکس انسان بکار می بریم نورونهای جدید باید در طی ۶ ماه میزان۱۰^۹×۱ نورون بسازند.بنابراین همه ۲۰ میلیون نورون نئوکورتکس باید طی ۱۰ سال جایگزین شود.نئوکورتکس در حدود ۲ میلی متر ضخامت و سطح مقطعی برابر با ۲۵۰۰سانتی متر مربع دارد.بنابر این سلولهای جدید از همان جایی که قرار دارند باید به سرتاسر کورتکس پخش شوند.

همه این سلولهای جدید باید از کجا بیایند؟یا به عبارت دیگر کدام سلوله برای جوان سازی بهترین هستند؟ یک انتخاب استفاده از سلولهای پیش ساز نورونی در مغز افراد پیر و وادار کردن آنها به ساخت نورنهای قشری جدید است.البته شواهد اندکی مبنی بر وجود چنین سلولهای بنیادی (زایای) عصبی اندوژن در مغز قدامی می باشد. روش دیگر استفاده از سلولهای پیش ساز از مغزی دیگر و جوانتر می باشد.در موش سلولهای پیش ساز نئوکورتیکال از جنین موش به نئوکورتکس بالغ پیوند شد.در این تجربه ها سلولهای جنینی نه تنها زنده ماندند بلکه نورونهای قشری ساختند که در مدارهای موجود در نئوکورتکس تجمع پیدا کردند.جالب تر آنکه بافت قشری پیوند شده جنینی، نورونهایی تولید کرد که به بافت هدف صحیح د ر کورتکس بینایی رفتند و به نور پاسخ دادند.

اطلاعات تنها از طریق نورونهای تحریکی کورتکس منتقل نمی شود.اینترنورونهای مهاری نیز فعالیت شبکه ای را تنظیم و تعدیل می کنند. سیم کشی ناصحیح این نورونهای واسطه ای مسئول پاتولوژی چند بیماری مغزی مهم مانند صرع، اسکیزوفرنی و آلزایمر می باشد.استفاده از نورنهای واسطه مهری در درمان با پیوند نورونی در مدلهای حیوانی مورد توجه قرار گرفته است.مطالعات نشان می دهند که پیوند نورن های واسطه ای نشانه های بیماری را در حیوان بهبود می بخشد.بعنوان مثال سلولهای دوپامینرژیک که در ناحیه ای در مغز آسیب دیده مدل پارکینسونی موش صحرایی (Rat) نقایص حرکتی را بر گرداند.پس از پیوند پیش ساز های اینترنورونها می توانند در مسافت های طولانی مهاجرت کرده و به نورونهای بالغ متمایز شوند و مدارهای نورونی آسیب دیده را تغییر دهند. بنابر این یک انتخاب پیوند پیش سازهای اینترنورونها و القاء آنها برای تبدیل شدن به نورون قشری پس از مهاجرت از جایگاه پیوند شده می باشد.

پرسش های کلیدی زیادی در مورد پیوند سلولی وجود دارند که همچنان باز مانده اند. زمان مناسب برای پیوند سلولهای جدید کدام است؟ باچه سرعتی باید پیونداتفاق بیفتد؟منبع نورونهای جدید کدام است؟سلولهای پیوند شده ممکن است تکثیر یابند،متمایز شوند یا بصورت غیر قابل پیش بینی مهاجرت کنند که ممکن است خودشان منجر به پاتولوژی هایی مانند تشکیل تومور شوند.

منابع :

Cell Replacement to Reverse Brain Aging: Challenges, Pitfalls, and Opportunities. Jean M. Hébert, Jan Vijg, https://doi.org/10.1016/j.tins.2018.02.008 In Press

Interneuron Progenitor transplantation to treat CNS Dysfunction. Chohan MO, Moore H. Front Neural Circuits 2016, 10:64 Chohan MO, Moore H.