العلماء من جامعة جونز هوبكنز (الولايات المتحدة الأمريكية) مع خبراء من المجلس الوطني للبحوث في إيطاليا، اتخذت خطوة بدت بعيدة المنال لفترة طويلة. لقد تمكنوا من خلق بيئة تسمح للخلايا النجمية – وهي خلايا الدماغ الأكثر عددًا وفي نفس الوقت الأقل دراسة – بالتطور خارج الكائن الحي وداخله أيضًا. يتم نشر النتائج في العلوم المتقدمة.

تسمى الخلايا النجمية خلايا “الخدمة”، على الرغم من صعوبة المبالغة في تقدير أهميتها. إنهم يشاركون في إرسال الإشارات بين الخلايا العصبية، وتنظيم الكيمياء البيئية، والحفاظ على حاجز الدم في الدماغ، وتشكيل السقالات للشبكات العصبية. ولكن نظرًا لأن هذه الخلايا تفقد على الفور شكلها النجمي وتصبح مسطحة على السطح المسطح لأطباق المختبر، فقد واجه العلماء قيودًا في دراسة سلوكها لعقود من الزمن.

يعترف المؤلف المشارك في الدراسة إيشان بارمان بأن التنوع المورفولوجي للخلايا النجمية لا يزال لغزا.

ويوضح قائلاً: “نحن لا نعرف سوى القليل عن الآليات التي تسبب تغير شكلها”.

لذلك، واجه الفريق مهمة بدت بسيطة، ولكن تبين أنها صعبة للغاية من الناحية الفنية – وهي التأكد من احتفاظ الخلايا بشكلها الطبيعي، كما هو الحال في كائن حي، ولكن تم زراعتها في ظروف معملية.

ساعدت الأسلاك النانوية

وبحثًا عن حل، قام الباحثون بإنشاء حصيرة شفافة من العديد من الألياف الزجاجية الرقيقة. فهو لا يكرر بنية أنسجة المخ فحسب، بل يمنح الخلايا أيضًا القدرة على الثبات على قاعدة تشبه الألياف العصبية الحقيقية.

عندما تم زرع الخلايا النجمية على هذا السطح، أظهرت نفسها بشكل مختلف تمامًا عن الزجاج العادي: بدأت الخلايا في تشكيل عمليات متفرعة، والعودة إلى بنيتها المميزة على شكل نجمة.

تقول أناليزا كونفيرتينو: “تستعيد الخلايا النجمية شكلها، وتتفرع، وتنضج بنفس الطريقة التي تفعلها في الدماغ”.

لكن الاختراق لم يقتصر على مظهر الخلايا فقط. تم دمج المنصة مع أحدث تقنيات التصوير لإنتاج صور حجمية بدون أصباغ الفلورسنت. يمكن لمثل هذه الأصباغ أن تغير سلوك الخلايا، وبالتالي فإن الطريقة الخالية من الملصقات تعطي أوضح صورة ممكنة لما يحدث في الثقافة. الآن يمكن للعلماء تسجيل أصغر التغييرات، وتتبع كيفية نمو الخلايا النجمية، وضغط هياكلها وتشكيل شبكات معقدة.

تؤكد طالبة الدكتوراه أنوشكا غوبتا على أهمية هذه الفرصة:

“أصبح من الممكن أخيرًا قياس مورفولوجيا الخلايا النجمية بدقة.”

ماذا يعني هذا لدراسة أمراض الدماغ؟

أصبح دور الخلايا النجمية في أمراض الجهاز العصبي المركزي واضحًا بشكل متزايد. تم العثور على خللهم في مرض الزهايمر، ومرض باركنسون، وكذلك في عدد من الإصابات والعمليات الالتهابية. وتسمح الأداة الجديدة للباحثين بمراقبة كيفية تغير بنية ووظيفة الخلايا في المراحل المبكرة، عندما يكون المرض في بدايته للتو.

تعمل منصة الأسلاك النانوية أيضًا على تحسين نماذج الدماغ على الرقاقة، حيث يكون الحد الأقصى لقرب الظروف من الدماغ الحي أمرًا مهمًا. تستفيد الكائنات العضوية أيضًا من القدرة على إضافة خلايا تحافظ على شكلها الطبيعي، مما يجعل هذه الأنظمة أكثر دقة.

يرى بارمان أن تطوير التكنولوجيا أمر أساسي:

“هذه خطوة كبيرة للأمام من التصاميم المسطحة الحالية وخطوة مهمة نحو أنظمة أكثر واقعية للدماغ على الرقاقة.”

ووفقا له، فإن هذا النهج سيسمح لنا بإلقاء نظرة مختلفة على آليات الشيخوخة، وتفاعل الأنسجة مع الأدوية وعواقب تلف الدماغ.