تولید ارگانوئید اندو اکتوسرویکال مشتق از بیمار و موش

چند سلول بنیادی، فاکتورهای رشد مختلف، 4 تا 6 هفته زمان – و البته تخصص زیادی – برای ایجاد یک نمونه کوچک اما واقعی و کاربردی از دهانه رحم در آزمایشگاه مورد نیاز است.

انتشار جدیدی که اکنون در مجله ظاهر شده است پروتکل های طبیعت نحوه عملکرد فرآیند را با جزئیات نشان می دهد. دکتر سیندریلا چومدوری، رئیس گروه تحقیقاتی دپارتمان میکروبیولوژی در دانشگاه جولیوس ماکسیمیلیانس وورزبورگ (JMU)، مسئول این امر است. زیست شناس عفونت و سرطان مدت زیادی است که در حال تحقیق در مورد فرآیندهای فیزیولوژیکی در بافت دهانه رحم بوده است. او به خصوص به شرایطی که در آن سرطان در آنجا ایجاد می شود علاقه مند است.

چومدوری می‌گوید: «تا همین اواخر، علم فاقد سیستمی بود که به خوبی ویژگی‌های سلولی، فیزیولوژیکی و عملکردی انواع مختلف سلول‌های دهانه رحم را منعکس کند». او می گوید که این مطالعه فیزیولوژی طبیعی، توسعه بیماری و فرآیندهای عفونی را دشوار کرده است.

او می گوید که با ارگانوئیدهای سه بعدی که او ایجاد کرده است، “اکنون فرصت های جدیدی برای مطالعه زیست شناسی دهانه رحم، عفونت ها و توسعه سرطان باز شده است.” کاربردهای جدید در پزشکی شخصی، جستجوی مواد فعال جدید، مداخلات روی ژنوم، مدل‌سازی بیماری‌ها: با کمک ارگانوئیدها، دانشمندان اکنون می‌توانند همه این موارد را بسیار راحت‌تر از قبل به اجرا بگذارند.

دهانه رحم وظایف زیادی دارد

دهانه رحم یک ساختار پیچیده است. یکی از مهمترین وظایف آن این است که امکان عبور اسپرم به داخل حفره رحم را فراهم کند تا لقاح تخمک انجام شود. از طرفی باید دستگاه تناسلی زن را در برابر مهاجمان خطرناک مانند قارچ ها، ویروس ها و باکتری ها و از عفونت های صعودی محافظت کند. علاوه بر این، در پایان بارداری، باید به طور قابل توجهی گشاد شود تا جنین بتواند از آن عبور کند.

از نظر تشریحی، دهانه رحم پیوند بین حفره رحم و واژن را تشکیل می دهد. این شامل به اصطلاح اندوسرویکس است که در مجاورت رحم قرار دارد و اکتوسرویکس که به داخل واژن بیرون زده است. این سلول ها توسط انواع مختلفی از سلول ها پوشیده شده اند: در حالی که اندوسرویکس دارای اپیتلیوم ستونی است، اکتوسرویکس دارای یک اپیتلیوم سنگفرشی چند لایه است. در جایی که این دو ناحیه با هم ادغام می شوند، یک منطقه گذار را تشکیل می دهند و به ویژه در برابر عفونت و تشکیل بافت حساس هستند. به عنوان مثال، بیشتر سرطان های دهانه رحم از آنجا منشا می گیرند.

سلول های بنیادی به عنوان ماده اولیه

برای توسعه ارگانوئیدهای سه بعدی دهانه رحم، سیندریلا چومدوری و تیمش سلول های بنیادی اپیتلیال بالغ را به عنوان ماده اولیه انتخاب کردند. اینها در بیوپسی از هردو سرویکس و اکتوسرویکس گرفته شدند. با کمک ترکیب منحصر به فرد عوامل رشد و همچنین روش های مختلف کشت، آنها توانستند معماری و ترکیب بافت سه بعدی طبیعی و همچنین ویژگی های عملکردی بافت اصلی را خلاصه کنند و آنها را در مدت زمان طولانی حفظ کنند.

در آزمایش‌های پیشرفته‌تر، دانشمندان سلول‌های بنیادی را نیز دستکاری ژنتیکی کردند. چومدوری می‌گوید: «ما سلول‌های بنیادی را با ژن‌های ویروس پاپیلومای انسانی HPV کاشته‌ایم که مسئول ایجاد سرطان هستند. این به طور بالقوه می تواند معمایی را که علم برای مدت طولانی روی آن کار کرده است، حل کند.

عفونت های همزمان کشنده

اگرچه مشخص است که HPV نیروی محرکه اکثر سرطان های دهانه رحم است، عفونت با این ویروس مترادف با نئوپلاسم بدخیم بافت نیست: آمارهای فعلی نشان می دهد که حدود 80 درصد از زنان در طول زندگی خود عفونت HPV را تجربه می کنند. با این وجود، تنها 1.6 درصد از آنها به سرطان دهانه رحم مبتلا می شوند.

اکنون گمان می رود که عوامل دیگری نیز وجود دارند که خطر ابتلا به سرطان دهانه رحم را افزایش می دهند، مانند عفونت همزمان با سایر پاتوژن های مقاربتی، مانند پاتوژن باکتریایی Chlamydia trachomatis. ارگانوئیدهای اکتوسرویکال انسانی دستکاری شده ژنتیکی اکنون به چومدوری و تیمش اجازه می دهد تا اثرات طولانی مدت عفونت ویروسی را بر روی اپیتلیوم سنگفرشی دهانه رحم و مشارکت عفونت های همزمان با سایر پاتوژن ها مانند کلامیدیا تراکوماتیس با دقت بیشتری بررسی کنند.

پتانسیل عالی برای پیشرفت بیشتر

او مطمئن است: «ارگانوئیدهای اندوسرویکال و اکتوسرویکال بافت‌های اپیتلیال سه‌بعدی ایده‌آل و تقریباً فیزیولوژیکی برای مطالعه و مدل‌سازی بیولوژی دهانه رحم، تعاملات میزبان و پاتوژن و توسعه بیماری هستند. علاوه بر این، او می‌گوید، آنها برای مطالعه واکنش اندام به پاتوژن‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک ایده‌آل هستند.

ارگانوئیدها همچنین امکان مطالعه واکنش اپیتلیوم دهانه رحم به تغییرات هورمونی و اثرات آن بر بازسازی سلول های بنیادی، تولید مخاط و دفاع ذاتی در برابر عوامل بیماری زا را فراهم می کنند. او گفت که قابلیت کشت طولانی مدت آنها فرصتی منحصر به فرد برای نگاهی دقیق تر به عفونت های مزمن یا مکرر و تأثیر آنها بر سلول های میزبان است.

در هر صورت، Cindrilla Chumduri متقاعد شده است: “به طور کلی، مدل ارگانوئیدی دهانه رحم پتانسیل زیادی برای پیشرفت بیشتر در مطالعه زیست شناسی دستگاه تناسلی زنان ارائه می دهد.”