מצמרר: מדענים גידלו מוחות במעבדה - וגילו שהם מפתחים שעון ביולוגי

איך חוקרים מוח אנושי לאורך שנים בלי לפגוע באדם חי? עד לאחרונה השאלה הזו הייתה אחת החידות הגדולות של המדע. עתה הציג צוות חוקרים מאוניברסיטת הרווארד פריצת דרך מרתקת: הם לקחו תאי גזע אנושיים - תאים שיכולים להפוך לכל רקמה בגוף - וגידלו מהם במעבדה מבנים תלת-ממדיים זעירים של רקמת מוח, הנקראים "אורגנואידים". החוקרים הצליחו לשמור על "המוחות הזעירים" הללו בחיים ובפעילות במשך קרוב לשש שנים, בעוד מודלים קודמים שרדו חודשים ספורים בלבד.

ההישג, שפורסם בכתב העת המדעי Nature, הראה כי רקמות המוח הזעירות לא רק שרדו, אלא המשיכו להתפתח באופן טבעי: התאים יצרו ביניהם קשרים עצביים - סינפסות - והפיקו אוטומטית פעילות חשמלית רציפה במשך שנתיים.

אחת התגליות המפתיעות הייתה שהתאים המשיכו "לספור את הזמן". באמצעות בדיקת סמנים מולקולריים המעידים על גיל ביולוגי, מצאו החוקרים התאמה כמעט מושלמת. אורגנואיד בן חמש שנים הציג מאפיינים גנטיים של מוח ילד בן ארבע.

"התאים תיעדו את חלוף הזמן בפעילות הגנים שלהם", הסבירה למגזין New Scientist פרופ' פאולה ארלוטה, שהובילה את המחקר. כדי לאפשר להם להאריך ימים, הצוות פיתח נוזל הזנה מיוחד ששימר את הפעילות החשמלית, בפעולה המזכירה "אימון כושר" קבוע השומר על חיוניות התאים.

ה"שעון הפנימי" של התאים

במהלך הניסוי גילו החוקרים כי לתאים יש "מצפן התפתחותי" פנימי. כשהם ערבבו באותו אורגנואיד תאים צעירים לצד תאים מבוגרים, התרחש קסם מעבדתי: התאים הצעירים "אימנו" את המבוגרים והאיצו אצלם יצירת תאי עצב חדשים. במקביל, תאים מבוגרים ידעו לקצר תהליכים וייצרו תאי עצב בוגרים בתוך שבועיים בלבד - תהליך שאורך בדרך כלל כחודשיים. הממצא מוכיח כי התאים מזהים בדיוק את מיקומם על ציר הזמן.

התפתחות המוח האנושי היא תהליך איטי הנמשך כ-20 שנה, ולכן ניסויים בחיות מעבדה אינם מספקים תמונה מדויקת. המודל החדש מאפשר לראשונה לחקור מקרוב כיצד מוח אנושי מתפתח לאורך שנים.

"המודלים הללו מעניקים לנו הזדמנות נדירה להבין לעומק כיצד מצבים כמו אוטיזם וסכיזופרניה נוצרים ומתפתחים בשלבים מאוחרים יותר של החיים", הסבירה ד"ר אנדראה בקל-מיצ'נר מהמכון הלאומי לבריאות הנפש בארה"ב (NIH).

בקהילה המדעית מבהירים כי אין מדובר במוחות אמיתיים או חושבים: הרקמות הזעירות פשוטות מאוד, אינן מחוברות לקלט חושי או לכלי דם, ואין להן תודעה. המחקר נערך תחת פיקוח אתי הדוק של אוניברסיטת הרווארד בהתאם לנהלים הבינלאומיים המחמירים ביותר.