عضيات دماغية من هارفارد واصلت النمو خمس سنوات وفق جدول زمني شبيه بالإنسان

العضيات اتبعت تسلسلاً تطورياً بدلاً من التوقف عند مرحلة جنينية

لم تبقَ الخلايا عالقة في حالة مبكرة شبيهة بالجنين. فقد تحولت برامج التعبير الجيني لديها تدريجياً من بصمات النمو الجنيني إلى حالات قشرية لاحقة، من بينها حالات شبيهة بما بعد الولادة. كما وافق تركيب أنواع الخلايا ووحدات الجينات المرتبطة بالنضج جداول مرجعية مستخلصة من أنسجة دماغ بشري نامٍ.

ولا يعني ذلك أن العضيات أعادت إنتاج كل مراحل الدماغ البشري الطبيعي. فالنتائج تشير بصورة أضيق إلى أن بعض الخلايا العصبية قادرة على مواصلة برنامج تطوري خارج الجنين، ومن دون الإشارات التي يوفّرها الجسم بأكمله أو الخبرة الحسية أو البنية المنظمة لشخص حي.

وكانت دراسات سابقة طويلة الأمد قد وجدت أن العضيات التي يتراوح عمرها بين 250 و300 يوم يمكن أن تحمل سمات جزيئية تشبه مراحل من نمو الدماغ البشري بعد الولادة. أما الدراسة الجديدة فوسّعت هذه الملاحظة عدة سنوات إضافية، وأضافت أدلة من الشيخوخة فوق الجينية ومن نضج أنواع محددة من الخلايا.

اتصالات عصبية ونشاط كهربائي مستمران

احتوت العضيات طويلة العمر على عصبونات استثارية وخلايا دبقية، إضافة إلى امتدادات عصبية وبنى تشابكية. كما أظهرت نشاطاً كهربائياً تلقائياً واستجابات للتحفيز، ما يدعم وجود شبكات عصبية عاملة، لا مجرد مجموعة خلايا بقيت على قيد الحياة.

وقد يكون ذلك مهماً في نمذجة التطور، لأن أمراضاً عصبية ونفسية قد تنطوي على تفاعلات بين أنواع مختلفة من الخلايا وتغيّرات لا تظهر إلا على مدى طويل. وتمنح الزراعة القابلة للبقاء والقياس سنواتٍ إضافية لمراقبة توقيت ظهور هذه التغيرات، ومقارنة الاختلافات بين الخلفيات الجينية أو الظروف التجريبية.

لكن ينبغي تفسير النشاط العصبي بحذر. فالنشاط الكهربائي لا يساوي وظيفة دماغية طبيعية، ولا الإدراك أو التعلم أو السلوك. إذ تفتقر العضيات إلى البنية الكاملة والبيئة الفسيولوجية اللازمة لهذه الوظائف.

تجربة «الزمن المتحوّل»: هل تحتفظ الخلايا بتاريخ نموها؟

أنشأ الباحثون أيضاً زراعات هجينة بدمج خلايا مشتقة من عضيات قديمة مع خلايا أحدث بكثير. ولم تعد الخلايا الأقدم ببساطة إلى الجدول التطوري للخلايا الأصغر، بل أنتجت بسرعة أنواعاً من العصبونات ترتبط بمراحل نمو متقدمة.

وتشير هذه النتيجة إلى أن توقيت النمو محفوظ، جزئياً على الأقل، داخل الخلايا نفسها. وقد تعمل الحالات المستمرة لتنظيم الجينات والأنماط فوق الجينية أشبه بسجل خلوي لتاريخ النمو. فعندما انتقلت الخلايا إلى بيئة جديدة، ظل هذا التاريخ يؤثر في الهويات العصبية التي أنتجتها.

ولا تثبت التجربة أن الخلايا تمتلك إحساساً واعياً بالزمن. فعبارة «تسجيل مرور الوقت» تصف حالة بيولوجية مفيدة: تغيّرت آليات تنظيم الجينات والأنماط فوق الجينية بما يتناسب مع عمر الزراعة. ولا ينبغي الخلط بين ذلك وبين الوعي أو التجربة الذاتية.

ما أهمية ذلك في أبحاث التوحّد والفصام؟

قد تساعد العضيات القشرية طويلة العمر في دراسة اضطرابات نمائية قد تظهر بيولوجيتها تدريجياً. ويمكن مستقبلاً استخدام خلايا مشتقة من المرضى لمقارنة النضج، وقرارات مصير الخلايا العصبية، وتشكّل الدوائر، والتفاعلات بين العصبونات والخلايا الدبقية خلال فترة أطول. كما قد تتيح اختبار تدخلات في مراحل ذات صلة بالنمو بدلاً من فحص لقطة مبكرة فقط.

وقد تساعد هذه النماذج كذلك في إنتاج أنواع عصبية أكثر نضجاً وتحديداً لأغراض نمذجة الأمراض وأبحاث الزرع. لكن هذه إمكانات بحثية وليست علاجات مثبتة. فما زالت نتائج العضيات تحتاج إلى التحقق في أنظمة تجريبية أخرى، ولا يمكنها وحدها تحديد كيفية نشوء اضطراب ما لدى الإنسان.

ما الذي لا تستطيع العضيات إخبارنا به؟

العضية القشرية ليست دماغاً بشرياً مصغّراً. إنها نموذج ثلاثي الأبعاد مبسّط لجوانب محددة من نمو القشرة الدماغية. ولا تحتوي على إمداد دموي كامل، أو منظومة مناعية وهرمونية طبيعية، أو مدخلات حسية، أو اتصالات بالجسم، أو تنظيم بعيد المدى، أو سياق سلوكي.

وتؤثر هذه القيود في الاستنتاجات الممكنة. فقد تعيد العضية إنتاج أحداث جزيئية أو خصائص شبكية معينة، بينما تفتقد عمليات أخرى أساسية في الدماغ الحي. لذلك لا تستطيع وحدها إعادة إنتاج الإدراك الطبيعي أو تمثيل كامل بيولوجيا التوحّد أو الفصام أو أي اضطراب نفسي آخر.

كما أن وجود نشاط كهربائي لا يثبت وجود وعي. فلا تقدم القياسات المعلنة دليلاً على أن العضيات كانت واعية أو مدركة أو تشعر بالألم أو تمر بتجارب ذاتية. وتتطلب أسئلة الوعي أدلة تتجاوز بكثير السمات الخلوية وخصائص الشبكات التي قاستها الدراسة.

لماذا أُوقفت الزراعة ودُمّرت العضيات؟

جُمعت العضيات طويلة العمر في نهاية التجربة لإجراء تحليلات نهائية. وأتاح إنهاء الزراعة للباحثين فحص خلاياها ونشاط جيناتها وحالتها فوق الجينية وبنيتها واتصالاتها بالتفصيل.

وتكمن أهمية هذه الخطوة في أن إجراء كل القياسات الجزيئية بصورة مستمرة على الخلايا الحية نفسها كان سيغيّر العينة أو يدمرها. لذلك وثّقت الدراسة المسار البيولوجي الممتد، ثم استخدمت تحليلات نهائية لمعرفة ما آلت إليه العضيات.

الخلاصة محسوبة لكنها مؤثرة: تستطيع خلايا عصبية بشرية الاحتفاظ ببعض جوانب الجدول التطوري والتعبير عنها لسنوات داخل طبق مختبر. وهذا يجعل العضيات طويلة الأمد أداة واعدة لدراسة نمو الدماغ والأمراض، مع ضرورة التمييز دائماً بين نموذج مفيد للنسيج العصبي ودماغ كامل واعٍ.