عکس‌العمل نورون‌های مغزی انسانی پرورش‌یافته در آزمایشگاه به داروها
برای نخستین بار، نورون‌های مغزی انسانی پرورش‌یافته در آزمایشگاه توانستند در یک محیط بازی‌مانند، به دارو پاسخ دهند و هم‌زمان عملکرد اطلاعاتی خود را در طول زمان بهبود بخشند.
به گزارش بازتاب امروز، پژوهشگران شرکت استرالیایی Cortical Labs موفق شدند که نشان دهند نورون‌های انسانی که در آزمایشگاه و در یک سیستم هوش مصنوعی زیستی (SBI) رشد داده شده‌اند، می‌توانند به داروهای ضدصرع واکنش نشان دهند و عملکرد اطلاعاتی خود را در زمان واقعی (real time) بهبود دهند. این پیشرفت درک بیماری‌های مغزی و توسعه درمان‌های جدید را متحول می‌کند.
دکتر برت کیگن، مدیر علمی Cortical Labs گفت: «ما برای نخستین‌بار توانستیم نشان دهیم که یک بیماری عصبی در محیط آزمایشگاهی می‌تواند با دارویی خاص، عملکرد طبیعی خود را بازیابد.»
پژوهشگران در این نوآوری، از سیستم رایانه‌ای CL1 استفاده کردند، که نورون‌های انسانی مشتق‌شده از سلول‌های بنیادی را در بستری از سیلیکون درون جعبه‌ای با سیستم پشتیبانی زیستی نگه می‌دارد. این نورون‌ها، شبکه‌های ارتباطی پیچیده تشکیل و به محرک‌ها پاسخ می‌دهند.
محققان با اتصال این نورون‌ها به یک بازی ساده مانند Pong، می‌توانند عملکرد یادگیری و پردازش اطلاعات را در لحظه بررسی کنند. مطالعات قبلی نیز نشان داده بودند که این نورون‌ها می‌توانند یاد بگیرند و اتصالات خود را بر اساس بازخورد بازی بهینه کنند.
عکس‌العمل نورون‌های مغزی انسان به داروهای ضدصرع
در این تحقیق، نورون‌ها در شرایطی قرار گرفتند که بیش‌فعال بودند و رفتاری مشابه با نورون‌های بیماران مبتلا به صرع داشتند. سپس سه داروی ضدصرع شامل فنی‌توئین، پرامپانل و کاربامازپین روی این شبکه عصبی آزمایش شد.
در حالی که هر سه دارو فعالیت بیش‌ازحد نورون‌ها را کاهش دادند، تنها کاربامازپین در دوز ۲۰۰ میکرومول توانست عملکرد هدف‌محور نورون‌ها را بهبود بخشد؛ به طوری که شبکه‌های عصبی بهتر بازی می‌کردند و سازمان‌دهی بهتری داشتند.
عدم نیاز به حیوانات آزمایشگاهی
این پژوهش که با همکاری پژوهشگران دانشگاه کمبریج و استارت‌آپ زیست‌فناوری bit.bio انجام شد، نخستین شواهد واقعی را از پاسخ یک مدل هوش مصنوعی زیستی بیماری‌محور به دارو نشان می‌دهد.
دکتر کیگن تصریح کرد: «ما اکنون می‌توانیم بدون استفاده از حیوانات، واکنش نورون‌های انسانی را به تحریکات و داروها در زمان واقعی مشاهده کنیم. این کار راه را برای درمان‌های شخصی‌سازی‌شده هموار می‌کند.»
گامی به سوی درمان‌های دقیق و هدفمند
این سیستم امکان آزمایش هم‌زمان داروهای مختلف را نیز فراهم می‌کند. علاوه بر این، می‌توان نورون‌های هر جعبه CL1 را طوری طراحی کرد که نماینده بیماری‌های خاصی باشند؛ از این طریق می‌توان بدون نیاز به خود انسان، داروها را به صورت مستقیم بر سلول‌های انسانی آزمایش کرد.
با وجود سادگی این مدل در مقایسه با مغز انسان، این گام بزرگ نشان می‌دهد که فناوری هوش مصنوعی زیستی (SBI) می‌تواند آینده پژوهش‌های عصبی و دارویی را متحول کند.
یکی از چالش‌های اصلی در علوم اعصاب، موفقیت پایین داروهای جدید در رسیدن به مرحله بالینی است. دکتر برد واتماف، رئیس بخش زیست‌شناسی Cortical Labs عنوان کرد: «ما نشان دادیم که عملکرد نورون‌ها با استفاده از دارو قابل بهبود است. این یافته می‌تواند به تعریف بهتر معیارهای موفقیت درمان کمک کند.»
این پژوهش آغاز راهی برای استفاده از مغزهای مصنوعی در بررسی بیماری‌های مغزی، آزمایش داروها و طراحی درمان‌های مخصوص هر فرد؛ بدون نیاز به آزمایش روی حیوانات یا انسان‌ها است.
