تبدیل سلول‌های بنیادی به ساختار‌های اولیه چشم

دانشمندان با انتشار مقاله‌ای گزارش دادند که مغز‌های کوچکی را که در آزمایشگاه از سلول‌های بنیادی رشد یافته بودند، به‌طور خودبه‌خود به ساختار‌های اولیه چشم تبدیل شدند.

به گزارش ایرنا از پایگاه اخبار علمی سایتک، دانشمندان مشاهده کردند روی ارگانوئید‌ها یا اندام واره‌های کوچک مغزی گرفته شده از انسان که در ظرف آزمایشگاه رشد یافته بودند، دو جام بینایی متقارن دو طرفه تشکیل شد که منعکس کننده تکامل ساختار‌های چشم در جنین انسان است. این نتیجه باورنکردنی می‌تواند به درک بهتر فرآیند تمایز و رشد چشم و همچنین بیماری‌های چشم کمک کند.

جی گوپالاکریشنان، عصب‌شناس بیمارستان دانشگاه دوسلدورف در آلمان اعلام کرد: این تحقیق قابلیت اندام واره‌های مغز را برای تولید ساختار‌های حسی اولیه که حساس به نور هستند و انواع سلول‌های مشابه سلول‌های موجود در بدن را در خود جای می‌دهند، نشان می‌دهد.

این اندام واره‌ها می‌توانند به مطالعه تعاملات مغز و چشم در طول رشد جنینی، مدل‌سازی اختلالات مادرزادی شبکیه و تولید انواع سلول‌های شبکیه شخصی سازی شده برای آزمایش‌های دارویی و پیوند عضو کمک کنند.

اندام واره‌های مغزی، مغز واقعی نیستند، بلکه ساختار‌های کوچک و سه بعدی هستند که از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی رشد یافته اند. این سلول‌ها از انسان بالغ برداشت شده اند و با مهندسی معکوس به سلول‌های بنیادی تمایز یافته و قابلیت تبدیل شدن به انواع مختلف بافت را دارند.

در این مورد، این سلول‌های بنیادی به تکه‌هایی از بافت مغز تبدیل می‌شوند، بدون هیچ چیزی شبیه به افکار، احساسات یا آگاهی. چنین "مغز‌های کوچکی" برای اهداف تحقیقاتی که در آن استفاده از مغز‌های زنده واقعی غیرممکن است، یا دستکم از نظر اخلاقی مشکل است؛ برای مثال، آزمایش‌های دارویی، یا مشاهده رشد سلولی در شرایط خاص کاربرد دارد.

این بار، محققان به دنبال مشاهده نحوه رشد و تکامل چشم بودند.

در تحقیقات قبلی، سایر دانشمندان از سلول‌های بنیادی جنینی برای رشد جام‌های بینایی استفاده کرده بودند، ساختار‌هایی که در طول رشد جنینی تقریباً به کل کره چشم تبدیل می‌شوند. در تحقیقات دیگری ساختار‌های شبیه جام بینایی از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی ایجاد شد.

محققان به جای رشد مستقیم این ساختارها، می‌خواستند ببینند که آیا می‌توان آن‌ها را به بخشی از اندام واره‌های مغزی تبدیل کرد که امکان مشاهده نحوه رشد دو نوع بافت با هم، به جای رشد ساختار‌های بینایی به صورت مجزا را فراهم می‌سازد.

محققان در مقاله خود نوشتند: رشد و تکامل چشم یک فرآیند پیچیده است و درک آن می‌تواند شالوده مبنای مولکولی بیماری‌های اولیه شبکیه چشم باشد.

بنابراین، مطالعه وزیکول‌های بینایی که مراحل اولیه تشکیل چشم هستند و برای شکل‌گیری مناسب چشم ضروری قلمداد می‌شوند، بسیار مهم است.

مطالعات قبلی در مورد رشد اندام واره‌ها شواهدی از سلول‌های شبکیه را نشان داد، اما این سلول‌ها ساختار‌های بینایی ایجاد نکردند، بنابراین محققان پروتکل‌های خود را تغییر دادند.

آن‌ها تلاشی برای رشد سلول‌های عصبی در مراحل اولیه تمایز عصبی نکردند و رتینول استات را برای کمک به رشد چشم به محیط کشت اضافه کردند.

مغز تشکیل یافته، بعد از ۳۰ روز رشد و نمو، جام‌های بینایی را تشکیل داد؛ بطوری که ساختار‌ها به وضوح در ۵۰ روزگی قابل مشاهده بودند. این یافته با زمان رشد چشم در جنین انسان سازگار است، به این معنی که این اندام واره‌ها می‌توانند برای مطالعه پیچیدگی‌های این فرآیند مفید باشند.

جام‌های بینایی حاوی انواع مختلف سلول‌های شبکیه هستند که به صورت شبکه‌های عصبی که به نور پاسخ می‌دادند و حتی حاوی عدسی و بافت قرنیه بودند، تشکیل یافتند. در نهایت، این ساختار‌ها اتصال شبکیه به مناطقی از بافت مغز را نشان دادند.

گوپالاکریشنان گفت: در مغز پستانداران، رشته‌های عصبی سلول‌های عقده‌ای یا گانگلیونی شبکیه به اهداف خود در مغز متصل می‌شوند، ویژگی که قبلاً هرگز در یک سیستم آزمایشگاهی نشان داده نشده بود.

این پدیده قابل تکرار است. از ۳۱۴ اندام واره مغزی که محققان رشد دادند، ۷۳ درصد آن‌ها جام‌های بینایی ایجاد کردند. به گفته محققان، این تیم امیدوار است راهبرد‌هایی برای زنده نگه داشتن این ساختار‌ها در مقیاس‌های زمانی طولانی‌تر برای انجام تحقیقات عمیق‌تر با ظرفیت‌های عظیم ایجاد کند.

این محققان گفتند: می‌توان اندام واره‌های مغز حاوی وزیکول بینایی که انواع سلول‌های عصبی بسیار تخصصی را نشان می‌دهند، ایجاد کرد و راه را برای تولید اندام واره‌های شخصی سازی شده و صفحات اپیتلیال رنگدانه شبکیه برای انجام پیوند هموار کرد.

محققان معتقدند اندام واره‌های نسل بعد به مدل‌سازی آسیب‌های شبکیه (رتینوپاتی) که از اختلالات اولیه عصبی ناشی می‌شوند، کمک می‌کنند.

این تحقیق در نشریه Cell Stem Cell منتشر شده است.