כיצד הצליחו ליצור מוח של עכבר עם תאים אנושיים?

לפעמים מתפרסמים מחקרים שבמבט ראשון נראים כמו מדע בדיוני, הנה אחד כזה. קליפת המוח, הקורטקס, ממלאת תפקיד מרכזי בכל התהליכים השכליים המורכבים, כולל עיבוד המידע מהחושים, תנועה וקבלת החלטות, הן אצל מכרסמים והן אצל בני אדם. אבל קבוצת חוקרים מסטנפורד הצליחה ליצור מצב שבו כמעט כל הקורטקס של העכבר מאוכלס בתאי עצב אנושיים.

כדי להבין כיצד זה אפשרי, כדאי לחזור לדבר על אורגנואידים. תאי גזע הם תאים מיוחדים שיכולים להתמיין כמעט לכל סוגי התאים בגוף, בין אם אלו תאי עצב או תאי עור. כיום יש לנו יכולת לקחת תאי גזע ולגרום להם להתמיין לתאי מוח. יש לנו גם יכולת לקחת תאים שכבר מוינו, למשל תאים מהעור, להפוך אותם בחזרה לתאי גזע ולמיין אותם כדי ליצור תאי מוח חדשים.

בצורה הזאת אפשר ליצור "אורגנואידים", מאין אברונים קטנים שמורכבים מתאי מוח מסוגים שונים, שיחד מחקים חלק מהמאפיינים של התפתחות המוח. אפשר לגדל אותם במעבדה ולחקור כיצד התאים מתפתחים, מתקשרים זה עם זה ויוצרים רשתות עצביות טבעיות. היכולת למיין תאים בוגרים לתאי גזע וליצור מהם אורגנואידים מרגשת, משום שהיא יכולה גם לאפשר לקחת תאי עור פשוטים מאנשים עם מחלות מוח כלשהן וליצור מהם אורגנואידים שיוכלו לעזור לנו להבין את המחלות שלהם.

עם זאת, למרות הפוטנציאל הרב, לאורגנואידים יש מגבלה. הם עדיין לא יוצרים ממש "מוח שלם". התאים לא תמיד מגיעים לבגרות מלאה, והם צריכים להיות מחוברים לרשתות גדולות יותר, וכמובן לחושים שלנו. אבל מחקרים חדשים מביאים בשורה מרתקת. מה קורה כשמחברים את האורגנואידים למוח מתפקד?

סרג'יו פאסקה והצוות שלו פרסמו ב־2022 מחקר יוצא דופן: הם לקחו תאי גזע מבני אדם ויצרו מהם אורגנואידים עצביים, ניסוי שכבר נעשה בעבר. את האורגנואידים הם השתילו במוח של חולדה, ובאופן ספציפי באזור שאחראי על חישת מגע. הצוות שיתף פעולה עם המעבדה של קרל דייסרות, שזכה ממש החודש בפרס נובל לפיזיולוגיה ורפואה, וכפי שסיפרתי ממשיך להנפיק מחקרים פורצי דרך. לדייסרות יש תרומה חשובה למעקב אחר העצבים שבאורגנואידים והפעילות שלהם.

כשהחוקרים בדקו את תאי העצב, הם גילו שהתאים גדלו והתפתחו בתוך המוח, אפילו במהירות גבוהה יותר מאשר במעבדה. הם יצרו קשרים עם התאים במוחה של החולדה והשתלבו ברשתות העצביות. כמו כן, מאחר שכאמור הושתלו באזור שאחראי על תגובה למגע (ספציפית, בשפם של החולדה), התאים אכן הגיבו בכל פעם שהחוקרים נגעו בשפם. כלומר, הם השתלבו במערך המשימות של מוח החולדה והתחילו לעזור לו לבצע את עבודתו.

אבל החלק המרגש יותר במחקר היה שלב שבו החוקרים לקחו תאים שהגיעו מחולים עם תסמונת גנטית נדירה, תסמונת טימותי, והשתילו מהם אורגנואידים במוח. הם הצליחו לזהות פגמים במוח שאופייניים למחלה ובעקבות המידע שאספו פיתחו טיפול שכיום נמצא בניסויים קליניים. מכאן אפשר ללמוד שהשיטה יכולה להיות פוטנציאל אדיר לחקירה של מחלות מוחיות ולהבנה שלהן.

ההצלחה הראשונית לא השביעה את רעבונם של החוקרים, וכעת הם מטילים פצצה חדשה. במחקר החדש, שפורסם בספטמבר, הם יצרו תנאים מיוחדים שבהם דיכאו את התפתחותם של רוב תאי העצב בקורטקס של העכבר לאחר שהשתילו בו אורגנואידים אנושיים. הרקמה האנושית הצליחה להתפתח בהיקף גדול ולתפוס את רוב נפח הקורטקס. כלומר, בעקבות הניסוי רוב קליפת המוח של העכבר מורכבת מתאים שמקורם בבני אדם – מוח עכברי עם תאים אנושיים. וזה עבד: העכבר תיפקד, התאים האנושיים השתלבו במערכת העצבים של העכבר והמודל המיוחד איפשר לחוקרים לחקור שינויים מרתקים במוח.

המשמעות של המחקרים האלה חורגת הרבה מעבר להישג הטכנולוגי המרשים. הם מקרבים אותנו לאפשרות לחקור תאי מוח אנושיים בסביבה מורכבת בהרבה מצלחת מעבדה ולבדוק כיצד הם מתפתחים, יוצרים קשרים עם תאים אחרים ומגיבים לגירויים. מודלים כאלה עשויים לסייע לנו להבין טוב יותר מחלות מוח, לבחון מדוע תאים של אנשים מסוימים מתפתחים באופן חריג, ואולי גם לבדוק טיפולים המותאמים ספציפית לכל חולה.

ככל שהטכנולוגיה תתקדם יעלו גם שאלות מדעיות ואתיות מורכבות יותר. עד כמה תאים אנושיים יכולים להשתלב במעגלים עצביים של בעל חיים? כיצד השילוב הזה משפיע על תפקוד המוח ועל התנהגות החיה? ומה נוכל ללמוד ממודלים כאלה על ההבדלים בין התפתחות המוח האנושי להתפתחות מוחם של בעלי חיים אחרים? חשוב להדגיש שהמחקרים הנוכחיים אינם מראים שנוצר מוח אנושי שלם בראשו של עכבר, ובוודאי אינם מעידים על קיומה של תודעה אנושית בבעלי החיים. אבל הם כן ממחישים עד כמה הגבולות בין מודל מעבדתי לבין מערכת ביולוגית חיה יכולים להשתנות.

הצטרפו לרשימת התפוצה של הבלוג וקבלו את התכנים ישירות למייל