انسانی چھوٹے دماغ زخمی چوہوں میں پیوند کر ان کی بینائی بحال کر دی گئی

افلاطون کے ذریعہ دوبارہ شائع کیا گیا۔

فالونگ: 0

تقریباً ایک دہائی قبل، چھوٹے دماغوں نے ایک بڑے وعدے کے ساتھ نیورو سائنس کے منظر پر گولی ماری: ترقی پذیر دماغ کو سمجھنا اور زخمی دماغوں کو بحال کرنا۔

دماغی آرگنائڈز کے نام سے جانا جاتا ہے، دماغی بافتوں کے یہ چھوٹے جھرمٹ - تقریبا ایک دال کے سائز کے - تین پاؤنڈ کے عضو کی طرح کچھ بھی نظر نہیں آتے جو ہماری زندگیوں کو چلا رہا ہے۔ پھر بھی سطح کے نیچے، وہ بری طرح سے دماغ کی طرح برتاؤ کرتے ہیں۔ ایک انسانی جنین. ان کے نیوران برقی سرگرمی سے چمکتے ہیں۔ وہ آسانی سے اس کے ساتھ ضم ہو جاتے ہیں-اور بعد میں کنٹرولپٹھوں، کم از کم ایک برتن میں۔ مکمل تیار شدہ دماغوں کی طرح، وہ نئے نیوران کو جنم دیتے ہیں۔ یہاں تک کہ کچھ انسانی پرانتستا کی چھ پرتوں والی ساخت کو بھی تیار کرتے ہیں - دماغ کی جھریوں والی، سب سے باہر کی تہہ جو سوچ، استدلال، فیصلے، تقریر اور شاید شعور بھی.

پھر بھی ایک اہم سوال نیورو سائنسدانوں کو پریشان کرتا ہے: کیا دماغی بافتوں کے یہ فرینکنسٹین بٹس واقعی زخمی دماغ کو بحال کر سکتے ہیں؟

A مطالعہ میں شائع سیل اسٹیم سیل اس مہینے نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ وہ کر سکتے ہیں۔ انسانی خلیات سے بنائے گئے دماغی آرگنائڈز کا استعمال کرتے ہوئے، یونیورسٹی آف پنسلوانیا میں ڈاکٹر ہان چیاؤ آئزاک چن کی قیادت میں ایک ٹیم نے چھوٹے دماغوں کو بالغ چوہوں میں ٹرانسپلانٹ کیا اور ان کے بصری پرانتستا کو کافی نقصان پہنچا۔

صرف تین مہینوں میں چھوٹے دماغ چوہوں کے دماغ کے ساتھ مل گئے۔ جب ٹیم نے جانوروں کے لیے چمکتی ہوئی روشنیاں روشن کیں تو آرگنائڈز برقی سرگرمی کے ساتھ تیز ہو گئے۔ دوسرے لفظوں میں، انسانی منی دماغ کو چوہوں کی آنکھوں سے سگنل موصول ہوئے۔

یہ صرف بے ترتیب شور نہیں ہے۔ ہمارے بصری پرانتستا کی طرح، چھوٹے دماغ کے کچھ نیورانوں نے آہستہ آہستہ کسی خاص سمت میں روشنی کی چمک کو ترجیح دی۔ تصور کریں کہ ایک سیاہ اور سفید ونڈ مل بلو ٹوائے کو دیکھتے ہوئے جب آپ کی آنکھیں مختلف حرکت پذیر دھاریوں کے مطابق ہوتی ہیں۔ یہ آسان لگتا ہے، لیکن آپ کی آنکھوں کی ایڈجسٹ کرنے کی صلاحیت — جسے "اورینٹیشن سلیکشن" کا نام دیا جاتا ہے — بصری پروسیسنگ کی ایک نفیس سطح ہے جو اس بات کے لیے اہم ہے کہ ہم دنیا کو کیسے دیکھتے ہیں۔

یہ مطالعہ سب سے پہلے یہ ظاہر کرنے میں سے ایک ہے کہ چھوٹے دماغ کے ٹشوز زخمی بالغ میزبان کے ساتھ مل سکتے ہیں اور اپنا مطلوبہ کام انجام دے سکتے ہیں۔ اسٹیم سیل ٹرانسپلانٹ کی پچھلی کوششوں کے مقابلے میں، مصنوعی ٹشوز مستقبل میں دماغ کے زخمی یا انحطاط پذیر حصے کی جگہ لے سکتے ہیں — لیکن بہت سے انتباہات باقی ہیں۔

"اعصابی ٹشوز زخمی دماغ کے علاقوں کو دوبارہ بنانے کی صلاحیت رکھتے ہیں،" نے کہا چن "ہم نے سب کچھ ختم نہیں کیا ہے، لیکن یہ ایک بہت ٹھوس پہلا قدم ہے۔"

ایک چھوٹے دماغ کی منی زندگی

دماغی آرگنائڈز نے ایک جہنم کی سواری کی ہے۔ سب سے پہلے 2014 میں انجنیئر ہوئے، انہوں نے دماغ کے ایک بے مثال ماڈل کے طور پر نیورو سائنسدانوں کی دلچسپی کو فوری طور پر پکڑ لیا۔

نیم دماغ دماغ کے مختلف حصوں کی نقل کرنے کے لیے متعدد ذرائع سے بنائے جاتے ہیں۔ ایک فوری استعمال یہ تھا کہ ٹیکنالوجی کو iPSCs (حوصلہ افزائی pluripotent اسٹیم سیل) کے ساتھ جوڑ کر نیورو ڈیولپمنٹل عوارض، جیسے شیزوفرینیا یا آٹزم کا مطالعہ کیا جائے۔

یہاں، ایک مریض کی جلد کے خلیے دوبارہ سٹیم سیل جیسی حالت میں تبدیل ہو جاتے ہیں، جنہیں ان کے دماغ کے 3D ٹشو میں مزید بڑھایا جا سکتا ہے۔ چونکہ فرد اور منی دماغ ایک جیسے جینز کا اشتراک کرتے ہیں، اس لیے یہ ممکن ہے کہ نشوونما کے دوران اس شخص کے دماغ کو جزوی طور پر نقل کیا جائے — اور ممکنہ طور پر نئے علاج کی تلاش کریں۔

ان کی پیدائش کے بعد سے، چھوٹے دماغ اب سائز، عمر اور نفاست میں پھیل چکے ہیں۔ ایک بڑی چھلانگ تھی۔ مسلسل خون کی فراہمی. ہمارے دماغ خون کی نالیوں کے ساتھ گہرے طور پر جڑے ہوئے ہیں، ہمارے نیوران اور نیورل نیٹ ورکس کو آکسیجن اور غذائی اجزاء سے توانائی فراہم کرتے ہیں۔ یہ پیش رفت 2017 میں ہوئی، جب کئی ٹیموں نے یہ ظاہر کیا کہ چوہا دماغوں میں انسانی آرگنائڈز کی پیوند کاری نے میزبان کی خون کی نالیوں کو متحرک دماغی بافتوں کو مربوط اور "کھانا" فراہم کیا، جس سے یہ میزبان کے اندر پیچیدہ دماغی فن تعمیر میں مزید ترقی کر سکے۔ مطالعات آگ کا طوفان برپا کیا میدان کے اندر بحث، حیاتیاتی ماہرین اور محققین یکساں طور پر سوچ رہے ہیں کہ کیا انسانی آرگنائڈز چوہا کے خیال یا رویے کو تبدیل کر سکتے ہیں۔

چن ایک مختلف تھا، اگر زیادہ چیلنجنگ خیال. زیادہ تر پچھلے مطالعات میں منی دماغ کی پیوند کاری کی گئی۔ نوزائیدہ چوہوں میں آرگنائڈز کی پرورش اور ترقی پذیر دماغ کے ساتھ ان کے انضمام کو آسان بنانے کے لیے۔

بالغ دماغ، اس کے برعکس، کہیں زیادہ چھلکے ہوئے ہیں۔ انتہائی جڑے ہوئے عصبی سرکٹس - بشمول ان کے سگنلنگ اور افعال - پہلے ہی قائم ہیں۔ یہاں تک کہ زخمی ہونے کے باوجود، جب دماغ مرمت کے لیے تیار ہوتا ہے، بینڈ ایڈ جیسے انسانی آرگنائڈ گرافٹس کے اضافی ٹکڑوں میں ہلانا ٹوٹے ہوئے اعصابی سرکٹس کو سہارا دے سکتا ہے — یا قائم ہونے والوں میں مداخلت کر سکتا ہے۔

چن کے نئے مطالعہ نے نظریہ کو امتحان میں ڈال دیا.

ایک غیر متوقع انضمام

شروع کرنے کے لیے، ٹیم نے قابل تجدید انسانی اسٹیم سیل لائن کے ساتھ دماغی آرگنائڈز کی کاشت کی۔ پہلے سے توثیق شدہ کیمیائی نسخہ کا استعمال کرتے ہوئے، خلیوں کو چھوٹے دماغوں میں جوڑ دیا گیا تھا جو پرانتستا کے سامنے والے حصوں (پیشانی کے ارد گرد) کی نقل کرتے ہیں۔

80 ویں دن تک، ٹیم نے آرگنائڈ میں ابتدائی کارٹیکل تہوں کو دیکھا، اس کے ساتھ ساتھ خلیات اس طرح سے منظم تھے جو ترقی پذیر دماغ سے مشابہت رکھتے تھے۔ اس کے بعد انہوں نے آرگنائڈز کو نوجوان بالغ چوہوں کے خراب شدہ بصری پرانتستا میں ٹرانسپلانٹ کیا۔

ٹرانسپلانٹ کے صرف ایک ماہ بعد، میزبان کی خون کی نالیاں انسانی بافتوں کے ساتھ مل جاتی ہیں، جس سے اسے انتہائی ضروری آکسیجن اور غذائی اجزاء فراہم ہوتے ہیں اور اسے مزید بڑھنے اور پختہ ہونے کا موقع ملتا ہے۔ چھوٹے دماغوں نے دماغ کے مختلف خلیوں کا ایک ہزارہا تیار کیا — نہ صرف نیوران، بلکہ دماغی خلیات جیسے کہ ایسٹروائٹس اور خصوصی مدافعتی خلیات جنہیں مائکروگلیہ کہتے ہیں۔ مؤخر الذکر دو قابل عمل نہیں ہیں: وہ دماغ کی عمر بڑھنے، الزائمر کی بیماری، سوزش اور ادراک میں ملوث رہے ہیں۔

لیکن کیا ٹرانسپلانٹ شدہ انسانی منی دماغ چوہے کے اندر کام کر سکتا ہے؟

پہلے ٹیسٹ میں، ٹیم نے آرگنائیڈ اور جانور کی آنکھ کے درمیان رابطوں کا نقشہ بنانے کے لیے ایک مشہور ٹریسر کا استعمال کیا۔ ڈائی کی طرح، ٹریسر ایک ایسا وائرس ہے جو اعصابی رابطوں کے درمیان گھومتا ہے — ڈبڈ Synapses — جب کہ ایک پروٹین ہوتا ہے جو فلوروسینٹ خوردبین کے نیچے چمکدار سبز چمکتا ہے۔ گوگل میپس پر نمایاں کردہ راستے کی طرح، روشنی کی ندی واضح طور پر ٹرانسپلانٹ شدہ منی دماغ سے منسلک ہے، مطلب یہ ہے کہ اس کا سرکٹری، متعدد synapses کے ذریعے، چوہوں کی آنکھوں سے منسلک ہے۔

دوسرا سوال: کیا ٹرانسپلانٹ شدہ ٹشو چوہے کو "دیکھنے" میں مدد دے سکتا ہے؟ آٹھ میں سے چھ جانوروں میں، لائٹس کو آن یا آف کرنے سے برقی ردعمل پیدا ہوتا ہے، جس سے معلوم ہوتا ہے کہ انسانی نیوران بیرونی محرک کا جواب دیتے ہیں۔ مصنفین نے کہا کہ برقی سرگرمی کا نمونہ بصری پرانتستا میں نظر آنے والی قدرتی چیزوں سے مشابہت رکھتا ہے، "یہ تجویز کرتا ہے کہ آرگنائڈ نیوران میں بصری پرانتستا کے نیورون کے ساتھ ہلکے ردعمل کی قابل تقابلی صلاحیت موجود ہے۔"

ایک اور ٹیسٹ میں، گرافٹس نے "چندار" نیورون تیار کیے جو روشنی کے لیے ایک مخصوص اورینٹیشن سلیکٹیوٹی کو ترجیح دیتے ہیں — ایک نرالا جو ہماری دنیا کو دیکھنے کی صلاحیت کے اندر سرایت کرتا ہے۔ جب سیاہ سے سفید تک جھلملانے والی مختلف ہلکی جھلیوں کے ساتھ تجربہ کیا گیا تو، گرافٹڈ نیوران کی مجموعی ترجیح عام، صحت مند نیوران کی نقل کرتی ہے۔

"ہم نے دیکھا کہ آرگنائڈ کے اندر نیوران کی ایک اچھی تعداد نے روشنی کی مخصوص سمتوں کا جواب دیا، جس سے ہمیں اس بات کا ثبوت ملتا ہے کہ یہ آرگنائڈ نیوران نہ صرف بصری نظام کے ساتھ مربوط ہونے کے قابل تھے، بلکہ وہ بصری کے بہت ہی مخصوص افعال کو اپنانے کے قابل تھے۔ پرانتستا، "چن نے کہا۔

پلگ اینڈ پلے برین ٹشو؟

مطالعہ سے پتہ چلتا ہے کہ چھوٹے دماغ تیزی سے میزبان کے دماغ کے ساتھ اعصابی نیٹ ورک قائم کر سکتے ہیں، انفرادی سٹیم خلیوں کی پیوند کاری سے کہیں زیادہ تیزی سے۔ یہ ٹیکنالوجی کے لیے ایک طاقتور استعمال کا مشورہ دیتا ہے: تباہ شدہ دماغوں کی بے مثال رفتار سے مرمت۔

بہت سے سوالات باقی ہیں۔ ایک تو، یہ مطالعہ چوہوں میں کیا گیا تھا جو امیونوسوپریسنٹس کے ساتھ مسترد ہونے کو روکنے کے لیے استعمال کیے گئے تھے۔ چھوٹے دماغ کے لیے امید یہ ہے کہ وہ مریض کے اپنے خلیات سے مہذب ہوں گے، جس سے امیونوسوپریسنٹ ادویات کی ضرورت ختم ہو جائے گی۔ ایک اور مسئلہ یہ ہے کہ چھوٹے دماغ کی "عمر" کو اس کے میزبان کے ساتھ کس طرح بہترین طریقے سے ملایا جائے، تاکہ اس شخص کے اندرونی اعصابی سگنلز میں خلل نہ پڑے۔

ٹیم کا اگلا مرحلہ چھوٹے دماغوں کا استعمال کرتے ہوئے دماغ کے دیگر خراب علاقوں کی مدد کرنا ہے، خاص طور پر عمر یا بیماری سے انحطاط کی وجہ سے ہونے والے نقصان۔ غیر حملہ آور ٹیکنالوجیز کو شامل کرنا، جیسے نیوروموڈولیشن یا نیوران کی بصری "بحالی"، ٹرانسپلانٹ کو میزبان کے سرکٹ میں ضم کرنے اور ممکنہ طور پر ان کے کام کو بلند کرنے میں مزید مدد کر سکتا ہے۔

"اب، ہم یہ سمجھنا چاہتے ہیں کہ کس طرح آرگنائڈز کو کارٹیکس کے دیگر علاقوں میں استعمال کیا جا سکتا ہے، نہ کہ صرف بصری پرانتستا، اور ہم ان اصولوں کو سمجھنا چاہتے ہیں جو اس بات کی رہنمائی کرتے ہیں کہ کس طرح آرگنائڈ نیوران دماغ کے ساتھ مربوط ہوتے ہیں تاکہ ہم اس عمل کو بہتر طریقے سے کنٹرول کر سکیں اور اسے تیز تر بنائیں،" چن نے کہا۔

تصویری کریڈٹ: Jgamadze et al.