بناء دماغ بشري... هل يصبح حقيقة؟

نجاحات علمية في تطوير نماذج مصغّرة من خلايا تبرمج من جديد

بناء دماغ بشري... هل يصبح حقيقة؟
TT

بناء دماغ بشري... هل يصبح حقيقة؟

بناء دماغ بشري... هل يصبح حقيقة؟

في رداء المخبر الأبيض وقفازات اللاتكس الزرقاء، تحدّق نيدا فيشلاغي الباحثة في مركز إيلي وإيديث للطب التجديدي وأبحاث الخلايا الجذعية بجامعة كاليفورنيا، عبر مجهر خفيف في ست نقاط بيضاء سائلة كالحليب. ويوازي حجم النقطة الواحدة حجم حبّة الحنطة الصغيرة تسبح في وسط مغذّ برتقالي اللون. وتمسك الباحثة ملقطاً في يد، ومقصّا جراحيا في الأخرى، وتقطع النقطة الواحدة إلى قسمين.
تنمية أنسجة الدماغ
حين يعمل الباحثون على تطوير دماغ بشري، عليهم أحياناً أن يقوموا ببعض التشذيب. وهذه النقاط البيضاء هي عبارة عن أنسجة عمرها ثمانية أسابيع تحاكي أنسجة الدماغ، وتشبه بصغرها أدمغة الأقزام، إلا أنّ ملامحها الدقيقة والصغيرة تحمل شبهاً كبيراً بالقشرة المخية البشرية المسؤولة عن الذاكرة، واتخاذ القرار، والقدرات الإدراكية المهمّة.
طوّرت فيشلاغي هذه «الأدمغة الصغيرة» في مركز «إلي وإيديث»، حيث تعمل، وقد عملت أولاً على غمر مجموعات من الخلايا الجذعية البشرية المحفّزة، والتي يمكنها أن تتحوّل إلى أي نوع من خلايا الجسم المتخصصة، في مزيج مميّز من العناصر الكيميائية.
تكاثرت النقاط السابحة في المحيط المغذّي، واندمجت على شكل كريات صغيرة جداً من الأنسجة الدماغية. بعد تغذيتها بجرعات منتظمة من المكونات المحفّزة للنمو، نُقلت نقاط الخلايا أخيراً إلى أطباق بتري تحتوي على مادة مغذّية ممزوجة بالـ«ماتريغيل»، وهي مادة نسيجية من البروتينات تشبه الجيلاتين.
في اليوم السادس والخمسين، بدأت مجموعات من الخلايا العصبية تظهر حول النقاط. تحت مجهر بؤري، تكشف شرائح رقيقة جداً من هذه الخلايا طبقات رخوة من خلايا جذعية عصبية متنوعة مقسّمة، إلى جانب الخلايا العصبية والأعصاب التي تغذيها. تبدو هذه الطبقات شبيهة بشكل دماغ جنين بشري في الأسبوع الرابع عشر من الحمل.
نماذج دماغية
تعمل بعض المختبرات حول العالم ومنها جامعة كاليفورنيا الذي يرأسه عالم الأعصاب والأحياء بينيت نوفيتش على تنمية الآلاف من هذه التركيبات الدماغية للبحوث. وقبل أقلّ من خمس سنوات، أذهل فريق ضمّ عالمي أحياء من الولايات المتحدة والنمسا واليابان العالم عندما أعلنوا أنهم توصّلوا إلى تطوير أجزاءً أولية من قشرة دماغية بشرية ثلاثية الأبعاد. ومنذ ذلك الحين، يحاول الباحثون بإصرار استخدام التقنيات المختلفة لتطوير هذه النماذج الدماغية الصغيرة، تماماً كما يفعل كالطهاة الذين يسخّرون كلّ جهودهم في تطوير وصفاتهم المفضّلة.
يقول نوفيتش، الذي يفضّل استخدام التقنية اليابانية مع بعض التغييرات الطفيفة: «الأمر يشبه صناعة الكعك: إذ لدينا الكثير من الطرق المختلفة للقيام بهذا الأمر. ولدينا أيضاً الكثير من الحيل الصغيرة التي توصّل إليها الباحثون لتجاوز أصعب التحديات».
تفتقر كريات الدماغ هذه إلى نظام ذاتي يزوّدها بالدمّ. لهذا السبب، يجب أن تمتصّ كمية كافية من الأكسجين والأغذية من سائل الزرع النسيجي للحفاظ على صحتها. على سبيل المساعدة، تعمل بعض المختبرات على نشر السائل حول التكتلات النسيجية، إلا أنّ باحثي UCLA اختاروا أن ينمّوا التكتلات الخاصة بهم في نسب مرتفعة من الأكسيجين وأن يقطعوا الكريات إلى نصفين في اليوم الخامس والثلاثين، بعد وصول اتساعها إلى ثلاثة ملليمترات، على أن يكرّروا عملية القطع كل أسبوعين. قد يبدو الأمر جذرياً، ولكن تقسيم الكريات على شكل شرائح (تصل بعضها إلى الموت) يساهم في إيصال كميات كبيرة من الأكسجين والأغذية التي تحتاجها. وبعدها، تتابع هذه الشرائح النموّ بشكل منفصل. إذن، لا بأس بتكرار التقطيع، ولكن شرط أن يحصل قبل تضرّر الخلايا الداخلية المتمدّدة.
في ظلّ التجارب الكثيرة التي أجروها، خرج الباحثون بالكثير من الابتكارات التي نتج عنها بعض التقدّم المهم الذي أعلن عنه العام الماضي. فقد نجح الباحثون في إعداد نسخ صغيرة من مناطق عدّة في الدماغ كالغدة النخامية hypothalamus، المسؤولة عن تنظيم درجة حرارة الجسم، والعطش، والجوع، إلى العقد القاعدية التي تتحكّم بالحركة. ورصد الباحثون في هذه النسخ تذبذبا كهربائيا سريعا بين الأعصاب، يعكس وجود دوائر كهربائية نشطة فيها. كما بدأت مجموعات البحث أخيراً بربط بعض هذه المناطق المطوّرة ببعضها على طريقة وصل مكعبات الليغو، ليلاحظ العلماء بعدها بعض النمو المبكّر الشبيه بالنمو الذي حصل في كريات الدماغ البشري.
فوائد الخلايا الجذعية
يشكّل هذا العمل جزءا من مشروع علمي أكبر يعتمد على تحفيز الخلايا الجذعية لتجتمع وتكوّن كريات أنسجة تشبه الأعضاء، تعرف بالـ«أورغانويد» organoids (نسخة مصغّرة من عضو معيّن، لا يتعدّى حجمها عادة حجم حبّة العدس). صحيح أن الأورغانويد أو النسخة المصغّرة هذه لا تكبر لتصبح نسخة مطابقة للأعضاء البشرية الكاملة، إلا أنها يمكن أن تحاكي البنية الثلاثية الأبعاد لخلايا أي عضو من الأمعاء إلى الرئتين. وهذا الأمر لا يمكن الحصول عليه من خلال دراسة القوارض، لأن تركيبتها البيولوجية مختلفة عن التركيبة البشرية.
تعد النماذج المصغرة عن الأعضاء بتقدّم كبير في مجال فهم البيولوجية البشرية الأساسية، والسيطرة على تطوّر الأمراض، إلى جانب توفيرها لاختبارات دقيقة على الأرض لتطوير أو فحص بعض الأدوية. من خلال تطوير نماذج أعضاء مصغّرة بواسطة خلايا المرضى المعاد برمجتها، سيحظى الباحثون بفرصة دراسة المرض بأسلوب فردي، أو حتى استخدام تركيبة العضو المصغّر لاستبدال بعض الخلايا المتضررة كالكبد أو النخاع الشوكي.
يقول نوفيتش في حديث نقلته مجلة «ساينس نيوز»: «تتيح الأعضاء المصغرة وصولاً هو الأول من نوعه إلى الوظائف الداخلية في جسم الإنسان»، خاصة أن قطع وفحص الدماغ البشري في الأبحاث العلمية أمر شديد الخطورة. في حال تمكّن الباحثون من دراسة نماذج دقيقة من الدوائر الكهربائية العصبية الموجودة في هذه الأدمغة المصغّرة، قد ينجحون أخيراً في التوصل إلى حلول للحالات المرضية العصبية الصعبة التي يعاني منها البشر كالصرع والفصام والتوحّد، والتي تظهر عندما يتضارب عمل شبكات التواصل في الدماغ.

كيف يبنى الدماغ؟

تعتمد وسائل صناعة أنسجة مصغّرة تحاكي أنسجة الدماغ، على الميل الفطري في خلايا الإنسان الجذعية المحفّزة نحو تشكيل نسيج عصبي. فيما يلي، ستطلعون على العملية التي طبقها أحد الفرق البحثية:
> اليوم صفر: يتمّ نقل حوالي 9000 خلية جذعية إلى أوعية على شكل V وتوضع في مزيج من الفيتامينات، والأحماض الأمينية، ومادة Y - 27632 الكيميائية (في الأيام الستة الأولى) لتفادي موت الخلايا. خلال أيام قليلة، تتجمّع الخلايا التي تكاثرت على شكل كريات صغيرة من الأنسجة العصبية. يتمّ تجديد مادة الزرع المغذية كلّ يومين أو ثلاثة.
> اليوم 18: يتمّ نقل الكريات التي ازداد حجمها، إلى أطباق بتري تحتوي على مادة مغذية ومادة CDLC، وهي عبارة عن مكمّل غذائي يزوّد النسيج بالدهون. تساعد مستويات الأكسجين العالية (40 في المائة من الأكسيجين، خمسة في المائة من ثاني أكسيد الكربون) النسيج على امتصاص ما يكفيه من الأكسجين. تظهر التكتلات التي أصبح شكلها واضحاً، طبقات مبكّرة من أنواع متعدّدة من الخلايا العصبية المتنامية بين الأسبوعين الرابع والخامس.
> اليوم 35: عندما يصل اتساعها إلى مليترين أو ثلاثة، يتمّ قطع الأورغانويد أو الأدمغة المصغّرة إلى نصفين لمنح الخلايا الموجودة في داخلها مزيداً من الأكسجين والأغذية. بعدها، يتمّ وضع التكتلات الصغيرة في مادة مغذّية جديدة ممزوجة بمعززات للنمو: مركب يشبه الجيلاتين يحتوي على دعم من البروتينات التي تعرف بـ«ماتريغيل»، ومكمّل الفيتامين بي27، الهيبارين، ومسرّع النمو LIF.
> اليوم 56: يتمّ من جديد قطع الأدمغة المصغّرة إلى نصفين ثمّ تنقل إلى أطباق جديدة مصنوعة من مادة البلاستيك تسمح بتسرّب الأكسجين، لزيادة الكمية المطلوبة للنمو الصحي لهذه الأعضاء. بعدها، يصار إلى قطع الأعضاء إلى قسمين كلّ أسبوعين أو أكثر بشكل منتظم حتى اليوم 150.


مقالات ذات صلة

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

علوم النموذج تم تطويره باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

أنتجت مجموعة من العلماء هيكلاً يشبه إلى حد كبير الجنين البشري، وذلك في المختبر، دون استخدام حيوانات منوية أو بويضات.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم الهياكل الشبيهة بالأجنة البشرية تم إنشاؤها في المختبر باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء يطورون «نماذج أجنة بشرية» في المختبر

قال فريق من الباحثين في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة إنهم ابتكروا أول هياكل صناعية في العالم شبيهة بالأجنة البشرية باستخدام الخلايا الجذعية.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

تمكنت مجموعة من العلماء من جمع وتحليل الحمض النووي البشري من الهواء في غرفة مزدحمة ومن آثار الأقدام على رمال الشواطئ ومياه المحيطات والأنهار.

«الشرق الأوسط» (نيويورك)
علوم صورة لنموذج يمثل إنسان «نياندرتال» معروضاً في «المتحف الوطني لعصور ما قبل التاريخ» بفرنسا (أ.ف.ب)

دراسة: شكل أنف البشر حالياً تأثر بجينات إنسان «نياندرتال»

أظهرت دراسة جديدة أن شكل أنف الإنسان الحديث قد يكون تأثر جزئياً بالجينات الموروثة من إنسان «نياندرتال».

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

توصلت دراسة جديدة إلى نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات على كوكب الأرض مشيرة إلى أن نظرية «تبلور العقيق المعدني» الشهيرة تعتبر تفسيراً بعيد الاحتمال للغاية.

«الشرق الأوسط» (لندن)

5 قضايا مناخية رئيسة أمام المحاكم عام 2025

5 قضايا مناخية رئيسة أمام المحاكم عام 2025
TT

5 قضايا مناخية رئيسة أمام المحاكم عام 2025

5 قضايا مناخية رئيسة أمام المحاكم عام 2025

2025

كان هذا العام مهماً جداً لقضايا المناخ، حيث تميز ببعض الانتصارات الكبرى.

سياسات المناخ تهدد حقوق الإنسان

وعلى سبيل المثال قضت المحكمة الأوروبية لحقوق الإنسان في أبريل (نيسان) الماضي، بأن سياسات المناخ الضعيفة في سويسرا تهدد حقوق الإنسان لمواطنيها، ما مهد الطريق لدعاوى قضائية مماثلة فيما يقرب من 50 دولة أخرى.

وحديثاً، دعمت المحكمة العليا في مونتانا بالولايات المتحدة 16 ناشطاً من نشطاء المناخ الشباب في دعواهم القضائية ضد الدولة لانتهاك حقهم في بيئة نظيفة.

ولكن كانت هناك أيضاً بعض الخسائر الكبيرة، مثل جهود شركة «شل» الناجحة للتملص من قاعدة تلزمها بخفض انبعاثات الكربون بشكل كبير.

قضايا المناخ أمام المحاكم

ماذا سيجلب عام 2025؟ فيما يلي حفنة من القضايا المهمة التي قد تكون على جدول الأعمال:

القضية الأولى قد تشكل قواعد المناخ الدولية. إذ تنظر محكمة العدل الدولية التابعة للأمم المتحدة، التي تسمى أحياناً «محكمة العالم»، في قضية المناخ التي قد يكون لها أكبر تأثير محتمل. وفي قلب هذه القضية التاريخية سؤالان رئيسان: ما الواجبات التي تقع على عاتق الدول لمكافحة تغير المناخ؟ وما العواقب القانونية التي يجب أن تترتب على الدول إذا خانت هذه الواجبات بطريقة تضر بالمناخ؟

لن يكون رأي المحكمة بشأن هذه القضايا ملزماً قانوناً، ولكنه قد يشكل قواعد القانون الدولي ويمهد الطريق لمقاضاة كبرى الجهات المساهمة في الانبعاثات لدورها في تفاقم أزمة المناخ.

رفعت القضية دولة فانواتو في المحيط الهادئ، وهي أكبر قضية للمحكمة على الإطلاق. وعلى مدى أسبوعين في نهاية عام 2024، استمعت اللجنة المكونة من 15 عضواً إلى شهادات مما يقرب من 100 دولة والعديد من الخبراء والجماعات المناصرة الذين يجادلون لصالح وضد القواعد الدولية الجديدة لمحاسبة كبرى الجهات المساهمة في الانبعاثات الغازية المسببة للاحتباس الحراري العالمي.

الدول الفقيرة تقاضي الغنية

ويدعي عدد من الدول الفقيرة والجزر الصغيرة أن الدول الغنية مسؤولة عن معظم انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري العالمي، ومع ذلك فإن الدول النامية، التي تنتج انبعاثات منخفضة نسبياً، هي التي تخضع لأشد العواقب تطرفاً، وحتى وجودية. وتقول إن إطار تغير المناخ الحالي -أي اتفاق باريس- يعتمد على التزامات طوعية يصعب فرضها، وأن هناك حاجة إلى قواعد دولية أكثر صرامة وملزمة قانوناً لمعالجة التهديد المتزايد المتمثل في ارتفاع درجات الحرارة.

وزعمت الدول الغنية، بما في ذلك الدول الملوثة الرئيسة مثل الولايات المتحدة والصين وأستراليا، العكس من ذلك، وأصرت على أن القواعد الحالية كافية. ومن المتوقع أن تصدر المحكمة رأيها الاستشاري في عام 2025. وقال الدكتور دلتا ميرنر، العالم الرائد في مركز العلوم لقضايا المناخ في اتحاد العلماء المعنيين: «إنها (المحكمة) لديها القدرة على إعادة تشكيل حوكمة المناخ الدولية من خلال تقديم إرشادات واضحة وموثوقة بشأن التزامات الدول بموجب القانون الحالي».

قضية لولايات أميركية مناهضة للبيئة

القضية الثانية تهدد الاستثمار البيئي والاجتماعي المتوازن والحوكمة. في قضية «ولاية تكساس ضد شركة (بلاك روك)»، أقامت دعوى قضائية على بعض أكبر مديري الأموال في العالم من قبل 11 ولاية يقودها الجمهوريون بتهمة التآمر لخفض إنتاج الفحم العالمي والترويج لـ«أجندة بيئية مسيسة».

تستهدف الدعوى القضائية، التي تم رفعها في نوفمبر (تشرين الثاني) الماضي، شركات الاستثمار «بلاك روك»، و«ستيت ستريت كوربوريشن»، و«فانغارد غروب»، ويقودها المدعي العام لولاية تكساس كين باكستون، الذي قال إن الشركات «شكلت كارتلاً للتلاعب بسوق الفحم، وتقليل إمدادات الطاقة بشكل مصطنع، ورفع الأسعار»، كل ذلك في محاولة لتعزيز أهداف خفض انبعاثات الكربون.

في الواقع، تستهدف القضية ما يسمى استراتيجيات الاستثمار البيئي والاجتماعي والحوكمة. شاركت المجموعات الاستثمارية الثلاث في مبادرات للحد من انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري العالمي والوصول إلى الصفر الصافي بحلول عام 2050.

وقد وصف المحافظون مثل هذه الجهود بأنها «رأسمالية متيقّظة» وشنوا حرباً باستخدام قوانين مكافحة الاحتكار، وهو سلاحهم المفضل. وتتولى محكمة الاستئناف بالدائرة الخامسة، التي تضم عدداً كبيراً من القضاة الذين عينهم الرئيس الجديد دونالد ترمب، النظر في القضية، ويُنظر إليها باعتبارها «قوة محافظة للغاية». وقد تؤثر النتيجة على كيفية إدارة الأموال ومستقبل الاستثمار المراعي للمناخ.

قضية ضد مرافق تجهيز الطاقة

القضية الثالثة قد تكلف مزودي الطاقة الكثير من المال. إذ تتولى بلدة كاربورو الصغيرة في ولاية كارولينا الشمالية دعوى قضائية ضد شركة «ديوك إنرجي»، حيث تقاضي الشركة بتهمة إخفاء المخاطر المناخية المرتبطة بحرق الوقود الأحفوري عن صناع السياسات والجمهور. وتقول الدعوى: «لقد أدت حملة الخداع التي شنتها (ديوك) إلى تأخير التحول الحاسم بعيداً عن الوقود الأحفوري وبالتالي تفاقم أزمة المناخ بشكل ملموس».

إن قضية بلدة كاربورو ضد شركة «ديوك إنرجي» مثيرة للاهتمام لأنها تستهدف شركة مرافق بدلاً من شركة نفط، حيث يتزايد الضغط على شركات المرافق لتتولى زمام المبادرة في التحول في مجال الطاقة.

لا تهدف كاربورو إلى الحد من انبعاثات «ديوك» رغم أن هذا سيكون ممتازاً أيضاً، إذ ووفقاً لمؤشر التلوث المسبب للاحتباس الحراري Greenhouse 100 Polluters Index، تحتل «ديوك» المرتبة الثالثة في قائمة أكبر الشركات المسببة للانبعاثات في أميركا.

ويؤدي «تحميل الشركة (المسؤولية) إلى الحصول على تعويض للمساعدة في دفع ثمن الأضرار الناجمة عن تغير المناخ، مثل إصلاحات البنية التحتية وتحسيناتها لجعل المدينة أكثر قابلية للسكن ومرونة في مواجهة الطقس القاسي. لا أحد يعرف كم ستدفع شركة (ديوك)، لكن نحن نعلم أن المدينة قد تحصل على ما يصل إلى 60 مليون دولار كتعويضات في السنوات المقبلة»، كما قالت رئيسة بلدية كاربورو باربرا فوشي. وكانت الدعاوى القضائية التي تستند إلى مطالبات مماثلة تتزايد منذ عام 2017، لكن لم يتم تقديم أي منها للمحاكمة بعد.

مشاريع سكك حديدية تهدد البيئة

القضية الرابعة مهددة للبيئة، إذ قد تسهل الحصول على موافقة لإنشاء بنية تحتية كارثية من الناحية البيئية.

كانت المحكمة العليا تستمع إلى حجج حول ما إذا كان خط السكة الحديد المقترح بطول 88 ميلاً في ولاية يوتا الأميركية يمكن أن يمضي قدماً رغم تأثيراته البيئية المحتملة.

سينقل خط القطار هذا كميات كبيرة من النفط إلى ساحل الخليج، لكن بناءه كان معلقاً منذ أن قالت محكمة الاستئناف في الأساس إن الجهات التنظيمية لم تأخذ في الاعتبار التأثيرات المناخية والبيئية للمشروع في المنبع أو في المصب الناجمة عن زيادة حركة السكك الحديدية -جوانب مثل الانسكابات النفطية المحتملة، وخروج القطارات عن مسارها، وحرائق الغابات.

وبموجب قانون السياسة البيئية الوطنية (NEPA) القائم منذ فترة طويلة، يتعين على الوكالات الفيدرالية إجراء تقييمات بيئية لمشاريع البنية التحتية مثل هذه، ولكن قد تقرر المحكمة العليا أن التأثيرات البيئية المباشرة للمشروع نفسه فقط -في هذه الحالة، جوانب مثل استخدام الأراضي وجودة المياه- يجب أن تؤخذ في الاعتبار للموافقة على المشروع.

تهديد معايير الهواء النقي في كاليفورنيا

القضية الخامسة هي القرار الذي قد يضع معايير الهواء النظيف في كاليفورنيا في مرمى النيران. إذ ستدرس المحكمة العليا ما إذا كانت مجموعات الأعمال (شركات الوقود الأحفوري) يمكنها الطعن في برنامج الإعفاء الذي يسمح لكاليفورنيا بوضع قواعدها الخاصة بشأن انبعاثات المركبات.

وقد سمح الإعفاء، الذي منحته وكالة حماية البيئة، للولاية بوضع قواعد لعوادم السيارات أكثر صرامة من تلك التي فرضتها الحكومة الفيدرالية، ما أدى إلى تحسين جودة الهواء. كما تلتزم نحو اثنتي عشرة ولاية أخرى بمعايير كاليفورنيا، وكذلك تفعل حفنة من شركات تصنيع السيارات الكبرى، ما يجعل الإعفاء أداة قوية في كبح التلوث الضار ودفع شركات السيارات إلى التحول نحو المركبات الكهربائية.

وتزعم مجموعات صناعة الوقود الأحفوري أن القواعد تسببت في ضرر لها، ويجب إلغاء الإعفاء. ولكن في هذه الحالة بالذات ستقرر المحكمة العليا فقط ما إذا كانت هذه المجموعات تتمتع بالوضع القانوني لتحدي الإعفاء. وفي كلتا الحالتين، تعهد الرئيس المنتخب ترمب بالتخلص من هذا الإعفاء.

مجلة «فاست كومباني» خدمات «تريبيون ميديا»

اقرأ أيضاً