اكتشف العلماء طريقة جديدة لتجميد وإحياء أنسجة المخ الحية

اتخذ العلماء خطوة كبيرة نحو تجميد أنسجة المخ وإحيائها بشكل آمن عن طريق منع الضرر المجهري الذي تسببه عادة بلورات الثلج.

ماذا لو أمكن تجميد الأنسجة الحية لسنوات، أو حتى لعقود، ثم إحياؤها لاحقًا دون أن تفقد وظيفتها؟ العلماء الذين يبحثون عن طرق لجعل هذا ممكنًا، تحولوا إلى مصدر غير متوقع للإلهام: السمندل السيبيري، وهو حيوان برمائي صغير قادر على النجاة من بعض أقسى درجات البرد على الأرض.

ووفقا لبعض التقارير، يمكن أن يبقى السمندل السيبيري في حالة سبات عند درجات حرارة تقترب من 50 درجة تحت درجة التجمد، ويظل عالقا لعقود من الزمن في التربة الصقيعية. بمجرد أن تصبح الظروف دافئة، فإنه ببساطة يستأنف نشاطه الطبيعي. يقول الباحثون إن السر يكمن في نظام “مضاد التجمد” الطبيعي الرائع لهذا الحيوان.

ينتج كبد السلمندر الجلسرين، وهو كحول يخفض درجة التجمد داخل جسمه ويساعد على حماية الخلايا والأنسجة أثناء التجميد والذوبان. وبدون هذه الحماية، عادة ما يكون البرد الشديد مدمرا للكائنات الحية لأن بلورات الجليد تتشكل داخل الأنسجة.

يوضح الدكتور ألكسندر جيرمان من قسم علم الأعصاب الجزيئي في Uniklinikum Erlangen: “إن تكوين بلورات الثلج هو السبب الذي يجعل البرد الشديد عادة ضارًا جدًا بالكائنات الحية”. “وهذا لأن البلورات يمكن أن تلحق الضرر بالخلايا ميكانيكيا، وبالتالي تدمير البنية النانوية الحساسة للأنسجة.”

يتصلب سائل الأنسجة ويتحول إلى حالة تشبه الزجاج

يمكن أيضًا تخزين الأجنة البشرية لسنوات عديدة من خلال التجميد العميق الشديد. ولكي ينجح هذا الأمر، تتم معالجة الخلايا بمواد كيميائية، تشبه الجلسرين، تمنع تكوين بلورات الثلج. يقول جيرمان: “إن الأنسجة تتصلب أيضًا عند تبريدها إلى أقل من 130 درجة تحت الصفر”. “ومع ذلك، فإن الماء الموجود داخل الخلايا وفيما بينها يتحول إلى حالة تشبه الزجاج.” الزجاج مادة صلبة مثل الجليد، ولكن جزيئاته مرتبة عشوائيًا وليس وفقًا للنمط المنظم الذي نراه في البلورات.

تُعرف هذه العملية بالتزجيج. لكن حتى الآن، لم يتمكن الباحثون من تجميد الأنسجة العصبية، أو حتى مناطق الدماغ بأكملها، بطريقة تسمح لها بممارسة وظائفها مرة أخرى بعد الذوبان. إحدى العقبات الرئيسية هي أن المواد المضادة للتجمد المستخدمة في هذه العملية يمكن أن تكون سامة للخلايا الحساسة. أنسجة المخ معرضة للخطر بشكل خاص لأنها تحتوي على مئات الملايين من الخلايا العصبية المرتبطة بعدد لا يحصى من نقاط الاتصال الصغيرة التي تسمى المشابك العصبية. تتواصل الخلايا العصبية من خلال هذه الاتصالات.

تحسين المواد الحافظة وعملية التجميد

لقد عطلت تقنيات التزجيج السابقة هذه الشبكة المعقدة وألحقت أضرارًا بالمشابك العصبية. وحتى لو نجت الخلايا نفسها، فإن البنية المحفوظة لم تعد قادرة على العمل بشكل صحيح. يؤكد جيرمان: “ومع ذلك، فقد قمنا بتحسين تركيبة المواد الحافظة وعملية التبريد بحيث يظل النسيج العصبي سليمًا”.

اختبر الفريق الطريقة على أقسام الدماغ. وباستخدام نهجهم، قام الباحثون بتبريد الحصين، وهي منطقة في دماغ القوارض تشارك في تخزين الذاكرة، إلى -130 درجة. مئوية. يقول جيرمان: “لقد تمكنا من استخدام الصور المجهرية الإلكترونية لإثبات أن البنية النانوية للأنسجة لم تتغير بسبب عملية التجميد”. “بعد الذوبان، تشكلت الإشارات الكهربائية تلقائيًا مرة أخرى في الحصين، وتنتشر بشكل طبيعي عبر الشبكات العصبية.”

فعلت الخلايا العصبية أكثر من مجرد استئناف الإشارة. أظهر الدكتور فانغ تشنغ، باحث الدماغ في معهد علم وظائف الأعضاء والفيزيولوجيا المرضية (المدير: البروفيسور الدكتور كريستيان الزهايمر) في جامعة فلوريدا، أن التقوية طويلة المدى يمكن أيضًا تحفيزها عند نقاط الاشتباك العصبي للخلايا العصبية. وهذه عملية خلوية رئيسية تصبح فيها المشابك العصبية المستخدمة بشكل متكرر أقوى، مما يسمح لها بنقل المعلومات بشكل أكثر فعالية. يقول جيرمان: “هذه الآلية ذات أهمية مركزية لعمليات التعلم وتخزين محتوى الذاكرة الجديدة”.

هل يمكن جدولة علاج الأمراض المستعصية في المستقبل؟

ويبدو أن الطريقة التي تم تطويرها في الدراسة تسمح بالحفاظ على أنسجة المخ في حالة وظيفية لفترات طويلة ثم فحصها لاحقا لاختبار ما إذا كانت لا تزال تعمل. على سبيل المثال، في بعض مرضى الصرع، يقوم الجراحون بإزالة الخلايا العصبية أثناء العملية. يمكن تخزين مثل هذه العينات واستخدامها بعد سنوات لاختبار الأدوية. يمكن أن يساعد الحفظ بالتبريد للأنسجة المريضة أيضًا في دعم الأبحاث المتعلقة بالاضطرابات التنكسية العصبية.

ويأمل ألكسندر جيرمان أيضًا أنه قد يكون من الممكن يومًا ما وضع كائنات كاملة في شكل من أشكال السبات الاصطناعي وإحيائها بعد فترة طويلة. ويقول: “قد يكون هذا خيارًا للسفر إلى الفضاء، على سبيل المثال، أو للأشخاص الذين يعانون من مرض غير قابل للشفاء حاليًا”. “لأنه في وقت لاحق، قد يكون هناك خيار علاجي يمكن أن يساعد الشخص المصاب.”

المرجع: “التعافي الوظيفي لحصين الفئران البالغة بعد الحفظ بالتبريد عن طريق التزجيج” بقلم ألكساندر جيرمان، وأنيس ياغيز أكداش، وكاساندرا فلوغل-كوخ، وإزجي إرتيريك، وريناتو فريشكنخت، وآنا فيتوفا، ويورغن وينكلر، وكريستيان الزهايمر، وفانغ تشنغ، 3 مارس 2026، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
دوى: 10.1073/pnas.2516848123

تم دعم هذا العمل من قبل الجمعية الألمانية للبنوك البردية (AG وJW)؛ تمنح مؤسسة الأبحاث الألمانية SFB 1483 وFOR 5534 (AG)؛ والمركز متعدد التخصصات للأبحاث السريرية مشروع إرلانجن J111 (AG)، E37 (AF)، ومشروع ELAN P166 (EYA).

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.