موفقیت دانشمندان در رشد رویانی با قلب تپنده در ظرف آزمایشگاه

به گزارش سرویس تازه های دنیای فناوری مجله تک تایمز ،

پیچیده‌ترین شکل حیات که تاکنون به‌طور کامل در ظرف آزمایشگاه رشد کرده است، می‌تواند خون را از قلب کوچک تپنده‌ای پمپ کند و به‌تدریج اعصاب و عضلات را در آزمایشگاه رشد دهد. این مجموعه‌ی کوچک از سلول‌ها رویان‌های ابتدایی موش را تشکیل می‌دهند که از اول از سلول‌های بنیادی ساخته شده‌اند. سلول‌های بنیادی، سلول‌هایی هستند که توانایی تبدیل شدن به انواع مختلف سلول‌های موجود در بدن را دارند.

درحالی‌که دانشمندان مدت‌ها است ارگان‌های مصنوعی با نام ارگانوئیدها را ایجاد کرده‌اند، این ساختارها فاقد تنوع سلولی هستند که در موجود زنده وجود دارد. اما رویان موش ساخته‌شده به‌وسیله‌ی انسان پیچیدگی‌های بسیار بیشتری دارد. کریستین تیسه، زیست‌شناس دانشگاه ویرجینیا و یکی از نویسندگان مطالعه گفت:

مسئله‌ی شگفت‌انگیز این است که می‌توانیم انواع بافت‌های موجود در رویان واقعی موش را داشته باشیم. این مدل نشان می‌دهد که می‌توانیم کاری کنیم که سلول‌ها برنامه‌های رشد و توسعه‌ی پیچیده‌تری را اجرا کنند.

به گزارش ساینس الرت، ارگانوئید رویانی که به‌تازگی تولید شده است، موش متولدنشده‌ی کاملی نیست و نمی‌تواند به موش کاملی تبدیل شود زیرا بخش‌های مهمی از آن، ازجمله تکه‌ی بزرگی از مغز، هنوز وجود ندارد. اما پیچیدگی این آزمایش پژوهشگران را به توانایی تولید اعضای کاملا عملکردی در آزمایشگاه نزدیک‌تر می‌کند. برنارد تیسه، زیست‌شناس و نویسنده‌ی دیگر مقاله گفت:

اعضای بدن انسان از چند نوع سلول تشکیل می‌شوند که از بخش‌های مختلفی از رویان درحال رشد منشا می‌گیرند. برای مثال، روده از سلول‌هایی ساخته می‌شود که لوله‌ای توخالی را تشکیل می‌دهند. مدل‌هایی از این لوله در ظرف آزمایشگاه ساخته شده‌ است و ارگانوئید روده نامیده می‌شود. اگرچه این لوله برای ساخت روده‌ای عملکردی کافی نیست، زیرا این ارگان حاوی اجزای دیگری مانند عضلات صاف، عروق خونی و اعصابی که عملکرد روده را کنترل می‌کنند و از سلول‌هایی با منشا مختلف تشکیل می‌شوند، نیز است. تنها راه برای داشتن تمام انواع سلول‌های لازم برای تشکیل اعضای عملکردی، توسعه‌ی سیستم‌هایی است که در آن تمام سلول‌های پیش‌ساز وجود داشته باشند. موجودیت‌های رویان‌مانندی که با استفاده از سلول‌های بنیادی مهندسی کردیم، این شرایط را مهیا می‌کنند.

برای ایجاد سیستم‌های زیستی کاملا کارآ، لازم است موارد زیادی در حالت صحیح قرار داشته باشد، مانند نوع سلول مناسب، موقعیت مکانی و زمان‌بندی صحیح سیگنال‌ها. بازآفرینی مصنوعی این فرایند پیچیده به لطف نسل‌ها پژوهش در زمینه زیست‌شناسی تکوینی ازجمله پژوهش گذشته‌ی همین گروه پژوهشی روی گورخرماهی امکان‌پذیر شده است.

در ادامه بخوانید:

تلاش‌هایی که در گذشته در راستای رشد رویان با استفاده از سلول‌های بنیادی انجام شده است، با شکست‌هایی همراه بوده است ازجمله عدم تمایز بافت‌ها، عدم تشکیل ساختار سر، عدم سازماندهی مناسب بافت‌ها و عدم وارد شدن رویان به مرحله‌ی گاسترولاسیون.

برای برطرف کردن بسیاری از مشکلات مذکور باید سیگنال‌های شیمیایی محرک تمایز بافت‌ها درون ارگانوئید رویان درحال شکل‌گیری به مکانی خاص محدود می‌شد. تیسه و همکارانش راه جدیدی را برای انجام این کار در آزمایش گورخرماهی ایجاد کردند (ایجاد مراکزی برای مواد شیمیایی پیام‌رسان که به‌نوعی جهت را به خوشه‌های سلولی نشان می‌داد). آن‌ها سپس توانستند زمان‌بندی، اندازه و شدت این پیام‌ها را کنترل کنند.

کار این پژوهشگران اکنون در رویان‌های موش عملکردی به اوج خود رسیده است و تمام لایه‌های بافت رویانی اولیه طبیعی وجود دارند. سلول‌ها و بافت‌های دارای سازماندهی مناسب ازجمله سیستم‌ گوارشی، عضلانی، عصبی و گردش خون و قلب تپنده‌ی درحال رشد، به‌طور صحیحی در اطراف نوتوکورد (پیش‌ساز طناب نخاعی رویانی) منظم شده‌اند.

بااین‌حال، قسمت‌هایی از مغز این ارگانوئید رویان تشکیل نشده است و پژوهشگران حدس می‌زنند که علت آن ممکن است انتشار یکی از سیگنال‌های شیمیایی در موقعیتی فراتر از ناحیه‌ی مناسب است که به سلول‌ها می‌گوید به انتها رسیده‌اند. برنارد تیسه گفت:

با تکنیک‌هایی که ایجاد کرده‌ایم، باید روزی بتوانیم سیگنال‌های مولکولی کنترل‌کننده تشکیل رویان را دستکاری کنیم و این امر باید به تولید موجودیت‌های رویان‌مانندی منجر شود که حاوی تمامی بافت‌ها و اندام‌ها ازجمله مغز پیشین باشد.

پژوهشگران امیدوار هستند بتوانند کنترل و دستکاری توسعه رویان را درک کنند و فکر می‌کنند که این پیشرفت ممکن است روزی به ابزاری قدرتمند برای مطالعه بیماری‌ها تبدیل شود. کریستین تیسه گفت:

دستیابی به تمام انواع بافت‌ها به ما این امیدواری را می‌دهد که جامعه‌ی علمی قادر خواهد بود ارگان‌هایی با بافت عروقی، عصبی و دارای ارتباط با بافت‌های دیگر بسازد. باید روزی بتوانیم اعضای بدن انسان را درون آزمایشگاه تولید کنیم تا بر کمبود اعضا برای پیوند غلبه کنیم.

این پژوهش در مجله Nature Communications منتشر شد.

بمنظور اطلاع از دیگر خبرها به صفحه اخبار فناوری مراجعه کنید.
منبع خبر

نوشته های مشابه

بستن