[ad_1]

مینی ریه های رشد یافته در آزمایشگاه می توانند مطالعه بیماری های تنفسی را تسریع کنند

تولید جوانه های ریه اپیتلیال خود سازمان یافته در هندسه های محدود. اعتبار: گزارش سلول های بنیادی (2023). DOI: 10.1016/j.stemcr.2023.03.015

هنگامی که به مقصد جدیدی در حال رانندگی هستیم، اغلب با پیروی از دستورالعمل ها، صدای استریو را کم می کنیم. چیزی که موسیقی بوده است ناگهان مانند نویز به نظر می رسد و در تمرکز ما اختلال ایجاد می کند.

درک ما از اینکه چگونه بیماری‌های عفونی مانند کووید بر ریه‌های انسان تأثیر می‌گذارد به طور مشابه با سر و صدا مخدوش شده است. داده‌های بافت‌های ریه بیمار از فردی به فرد دیگر بسیار متفاوت است، و مکانیسم‌های اصلی این که چگونه SARS-CoV-2 برای اولین بار سلول‌های ریه را آلوده می‌کند، پنهان می‌کند. این همچنین یک تجزیه و تحلیل پس از واقعیت است – گویی ما سعی می کنیم مسیری را که ویروس در سه حالت به عقب رفته است را ترسیم کنیم.

کاهش نویز تغییرپذیری با مطالعه بافت های ژنتیکی یکسان از اولین لحظه عفونت می تواند مسیری را که پاتوژن طی می کند روشن کند. کدام سلول ها و چه زمانی آلوده می شوند؟ سطح عفونت چقدر است و بسته به نوع سلول چگونه متفاوت است؟ در شرایط مختلف چگونه تغییر می کند؟

و اگر امکان ردیابی هزاران مورد از این عفونت ها به طور همزمان وجود داشت، چه می شد؟ ممکن است درک ما از عفونت ها و درمان های دارویی مورد استفاده برای مبارزه با آنها را متحول کند.

این امید برای فناوری پیشرفته جدید است که می تواند اندام های کوچک را روی ریزتراشه ها رشد دهد. آزمایشگاه های علی بریوانلو و چارلز ام رایس از دانشگاه راکفلر برای اصلاح یک پلت فرم فناوری کشت سلولی که جوانه های ریه از نظر ژنتیکی یکسان – ساختارهای جنینی که اندام های تنفسی ما را ایجاد می کنند – از سلول های بنیادی جنینی انسان (hESCs) رشد می دهد، همکاری کرده اند. این یافته ها اخیرا در منتشر شده است گزارش سلول های بنیادی.

هنگامی که hESCها روی مجموعه‌ای از ریزتراشه‌ها قرار می‌گیرند و با دقت با یک کوکتل سفارشی از مولکول‌های سیگنال‌دهنده دوز می‌شوند، hESCs به سرعت خود را در «ریز ریه‌هایی» که دارای پیچیدگی کامل بافتی هستند، سازماندهی می‌کنند. این جوانه‌ها را می‌توان هزاران نفر کشت، که امکان تجزیه و تحلیل بی‌سابقه‌ای از عفونت بافت ریه را بدون همه متغیرهای پر سر و صدا فراهم می‌کند.

نتیجه دسترسی نامحدود، سریع و مقیاس‌پذیر به بافت ریه است که نشانه‌های کلیدی رشد ریه انسان را دارد و می‌توان از آن برای ردیابی عفونت‌های ریه و شناسایی درمان‌های کاندید استفاده کرد.

علی بریوانلو می گوید: «این ریه ها اساساً کلون هستند. آنها دقیقاً امضای DNA یکسانی دارند. به این ترتیب ما نیازی به نگرانی در مورد پاسخ متفاوت یک بیمار نسبت به بیمار دیگر نداریم. کمی سازی به ما امکان می دهد اطلاعات ژنتیکی را ثابت نگه داریم و متغیر کلیدی یعنی ویروس را اندازه گیری کنیم.

ساختن یک مینی ریه بهتر

سلول های بنیادی جنینی می توانند بی نهایت تقسیم شوند تا سلول های بنیادی بیشتری ایجاد کنند یا به هر بافت دیگری تمایز پیدا کنند. آزمایشگاه زیست شناسی مصنوعی بریوانلو مدتهاست که پتانسیل آنها را بررسی کرده است.

بریوانلو در طول همه‌گیری کووید، چارلز ام رایس، همکار راکفلر را ملحق کرد: آزمایشگاه او دارای فناوری ریزتراشه برای رشد جوانه‌های ریه بود و آزمایشگاه رایس مجوز ایمنی زیستی لازم را برای آلوده کردن آن‌ها با SARS-CoV-2 و مطالعه نتیجه داشت.

در سال 2021، ابتدا نویسندگان Edwin Rosado-Olivieri، زیست‌شناس سلول‌های بنیادی در آزمایشگاه بریوانلو، و براندون رازوکی، پس‌دکتر در آزمایشگاه ویروس‌شناسی و بیماری‌های عفونی رایس، شروع به تشویق سلول‌ها برای سازمان‌دهی به اشکال تخصصی‌تر کردند. سلول های بنیادی به خودی خود سازماندهی نمی شوند. آنها به یک فضای محدود – مانند یک چاه میکروچیپ – و محرک هایی برای جرقه زدن تغییرات نیاز دارند. این محرک ها از چهار مسیر اصلی سیگنال دهی می آیند که سلول های بنیادی را وادار به تمایز به انواع سلول های خاص می کند.

پس از حدود دو هفته، سلول‌های ریه این گروه جوانه‌های یکسانی را تشکیل دادند که نمایه‌های مولکولی آن‌ها کاملاً با نمونه‌هایی که در مراحل اولیه رشد ریه جنین دیده می‌شد، مطابقت داشت – از جمله تشکیل راه‌های هوایی و آلوئول‌ها، ساختارهایی که در بسیاری از افراد مبتلا به کووید شدید آسیب دیده است.

شناسایی مقصر اصلی

از آن زمان، محققان از این پلت فرم برای درک اینکه SARS-CoV-2 چگونه سلول های ریه مختلف را آلوده می کند، استفاده کرده اند.

آلوئول ها کیسه های کوچکی در انتهای شاخه های ریه هستند که تبادل گاز انجام شده با هر نفس را مدیریت می کنند: اکسیژن به داخل، دی اکسید کربن خارج می شود. با مطالعه انبوه سلول‌های آلوئولی شبیه‌سازی‌شده، محققان دریافتند که آلوئول‌ها نسبت به سلول‌های راه هوایی که نگهبانان اندام هستند – اولین دفاع در برابر همه تهدیدات استنشاقی – مستعد ابتلا به عفونت SARS-CoV-2 هستند. اگر ویروس از آنها عبور کند، آلوئول ها اردک نشسته بودند.







نمای دیگری از ذرات ویروس (آبی) که بافت های آلوئولی و راه هوایی را آلوده می کنند (قرمز). اعتبار: دانشگاه راکفلر

آنها همچنین به ترکیبی برنده از پروتئین‌های سیگنال‌دهنده برای ایجاد قوی‌ترین دسته‌های جوانه‌های ریه – ترکیبی از فاکتور رشد کراتینوسیت (KGF) و پروتئین مورفوژنتیک استخوان 4 (BMP4) دست یافتند. هر دو به تمایز و رشد سلولی کمک می کنند.

جالب اینجاست که مسیر BMP یک جنبه منفی دارد. هنگامی که محققان جوانه های ریه آلوده را با بافت پس از مرگ بیماران کووید مقایسه کردند، دریافتند که مسیر سیگنال دهی BMP در هر دو ایجاد می شود و بافت ها را در برابر عفونت آسیب پذیرتر می کند. مسدود کردن مسیر BMP باعث می‌شود سلول‌ها کمتر آسیب‌پذیر شوند.

فراتر از کووید

محققان خاطرنشان می کنند که این پلت فرم همچنین می تواند برای بررسی مکانیسم های آنفولانزا، RSV، بیماری های ریوی و سرطان ریه و سایر بیماری ها مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این، می توان از آن برای غربالگری داروهای جدید برای درمان آنها استفاده کرد.

علاوه بر این، ریه ها از تنها اندام مورد علاقه فاصله دارند. Rosado-Olivieri می‌گوید: تمرکز گسترده‌تر کار ما درک رشد سلولی برای ساخت اندام‌ها و بافت‌های مصنوعی است که می‌توانیم از آنها برای مدل‌سازی بیماری‌ها و یافتن مکانیسم‌های درمانی استفاده کنیم. کبد، کلیه و لوزالمعده همگی به احتمال زیاد اهداف بعدی هستند.

بریوانلو می افزاید: «این پلتفرم همچنین به ما این امکان را می دهد که با سرعت و دقت بسیار بیشتری به همه گیری بعدی واکنش نشان دهیم. ما می‌توانیم به سرعت از این پلتفرم سرمایه‌گذاری کنیم تا ویروسی را قابل مشاهده کنیم و روش‌های درمانی را بسیار سریع‌تر از آنچه برای COVID انجام دادیم توسعه دهیم. می‌توان از آن برای غربالگری داروها، ترکیبات، واکسن‌ها، آنتی‌بادی‌های مونوکلونال و مستقیم‌تر در بافت انسان استفاده کرد. این فناوری آماده برای مقابله با انواع تهدیدهایی که ممکن است در آینده به ما ضربه بزنند.»

اطلاعات بیشتر:
EA Rosado-Olivieri و همکاران، ریزآرایه‌های ارگانوتیپی جوانه ریه انسان، عفونت SARS-CoV-2 وابسته به BMP را در سلول‌های ریه شناسایی می‌کنند. گزارش سلول های بنیادی (2023). DOI: 10.1016/j.stemcr.2023.03.015

ارائه شده توسط دانشگاه راکفلر

نقل قول: مینی ریه های رشد یافته در آزمایشگاه می توانند مطالعه بیماری های تنفسی را تسریع کنند (2023، 30 مه) بازیابی شده در 30 مه 2023 از https://medicalxpress.com/news/2023-05-lab-grown-mini-lungs-respiratory-diseases .html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.



[ad_2]