محققان از ارگانوئیدهای مغزی برای شناسایی منشا اختلال رشد عصبی استفاده می کنند

با کمک ارگانوئیدهای مغزی، دانشمندان IMBA توانستند تشخیص دهند که اسکلروز توبروس، یک اختلال ژنتیکی رشد عصبی نادر، به جای اینکه فقط ژنتیکی باشد، از طریق رشد ایجاد می شود. آنها با این مدل‌های آزمایشگاهی مشتق‌شده از مغز انسان، منشا بیماری را به سلول‌های پیش‌ساز مخصوص انسان‌ها مشخص کردند. یافته ها، اکنون در منتشر شده است علوم پایهعلاوه بر این، نشان می‌دهد که آسیب‌شناسی بیماری‌های مؤثر بر مغز انسان تنها با استفاده از مدل‌های ارگانوئید مغز مشتق‌شده از انسان به خوبی قابل درک است.

پیچیدگی مغز انسان عمدتاً به دلیل توسعه است که شامل فرآیندهای منحصر به فرد انسان است، که بسیاری از آنها هنوز در تاریک ترین گوشه های دانش علمی فعلی ما پنهان هستند. کمپلکس توبروس اسکلروزیس (TSC) نیز از این نظر مستثنی نیست، زیرا مدت‌هاست که بر اساس داده‌های به‌دست‌آمده از مدل‌های حیوانی، به‌عنوان یک اختلال عمدتاً ژنتیکی توصیف می‌شود. در حال حاضر، تحقیقات جدید از آزمایشگاه Knoblich در IMBA – انستیتوی بیوتکنولوژی مولکولی آکادمی علوم اتریش – از مدل‌های ارگانوئید مغزی مشتق شده از بیمار برای کشف اسرار این بیماری نادر عصبی توسعه‌ای استفاده می‌کند. یورگن نوبلیچ، مدیر علمی IMBA، توضیح می دهد: “یافته های ما در مورد علت اصلی TSC ما را به یک نوع سلول پیش ساز خاص برای مغز انسان هدایت کرد. این توضیح می دهد که چرا آسیب شناسی این بیماری نمی تواند به خوبی با مدل های آزمایشگاهی دیگر مشخص شود.” نویسنده مسئول در نشریه

در بسیاری از بیماران مبتلا، TSC به شکل صرع شدید و علائم روانپزشکی مانند اوتیسم و ​​مشکلات یادگیری ظاهر می شود. از نظر مورفولوژیکی، TSC با علائمی که اغلب در مغز بیماران یافت می شود، مشخص می شود. از جمله تومورهای خوش خیم موجود در ناحیه مشخصی از مغز و همچنین ضایعاتی در قشر مغز به نام “غده” هستند. برای مدت طولانی، هر دو انحراف مورفولوژیکی به یک علت ژنتیکی نسبت داده شده اند. با این حال، نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل نمونه‌های بیمار از نظریه رایج، عمدتاً در مورد غده‌ها، متفاوت است. نینا کورسینی، نویسنده همکار در Knoblich توضیح می‌دهد: «برای مطالعه توبروس اسکلروزیس، مدل‌های ارگانوئیدی مغزی این بیماری را توسعه دادیم: کشت‌های سلولی سه‌بعدی که برای مدل‌سازی مغز استفاده می‌کنیم و می‌توانیم آن‌ها را از هر بیمار استخراج کنیم.» گروه در IMBA.

برای مطالعه ای که توسط کورسینی و نابلیچ رهبری شد، تیم ارگانوئیدهای مغزی را از چندین بیمار مبتلا رشد داد، روشی که امکان بررسی مکانیسم های مولکولی و سلولی را که در مقطعی از رشد در مغز بیماران وجود داشت را می دهد. اولیور آیچمولر، نویسنده اول این مطالعه توضیح می‌دهد: «با این رویکرد، متوجه شدیم که مانند مغز بیماران، ارگانوئیدها تومور رشد می‌کنند و دارای نواحی بی‌نظمی هستند که شبیه غده‌های بیمار است».

با این حال، خلاصه کردن پاتوفیزیولوژی یک بیماری تنها اولین قدم است: «با کاوش بیشتر در علل، متوجه شدیم که هر دوی این ناهنجاری‌ها توسط تکثیر بیش از حد یک نوع سلول خاص برای مغز انسان ایجاد شده‌اند.» این سلول‌ها پیش‌سازهای بین نورونی دیررس دمی یا سلول‌های CLIP نامیده شدند. آنها در مرحله رشد مغز انسان یافت می شوند، اما نه در حیواناتی مانند موش. کورسینی می گوید: «مطالعه ما نشان می دهد که مغز ما بسیار پیچیده است – بسیار پیچیده تر از مغز اکثر حیوانات».

دانشمندان مشابهی با سایر بیماری‌های عصبی و رشدی و عصبی روانی، اما همچنین با بیماری‌های بدخیم تأثیرگذار بر مغز انسان ترسیم می‌کنند و حدس می‌زنند که این بیماری‌ها نیز می‌توانند توسط فرآیندهای رشدی خاص انسان ایجاد شوند. نابلیچ می‌گوید: «یافته‌های ما در مورد اصول خاص انسان در رشد و آسیب‌شناسی مغز می‌تواند در مورد سایر بیماری‌های شناخته‌شده‌ای که تاکنون هیچ درمانی برای آنها وجود ندارد، اعمال شود».

آزمایشگاه Knoblich که در سال 2013 در سرتاسر جهان برای ایجاد ارگانوئیدهای مغز انسان در IMBA خبرساز شد، این فناوری را برای مطالعه فرآیندهای پنهان رشد مغز انسان و همچنین چندین بیماری مؤثر بر مغز انسان تطبیق داده است. با یافته های فعلی خود، تیم اکنون می تواند یکی از دامنه های سایه علم اعصاب و پزشکی را روشن کند. Knoblich می گوید: «ما واضح است که در اینجا متوقف نخواهیم شد. “به عنوان گام بعدی، هدف ما بررسی بیماری های عصبی روانپزشکی بیشتر با تطبیق بیشتر فناوری خود است. ما مطمئن هستیم که این مدل آزمایشگاهی مشتق شده از انسان در نهایت به ما کمک می کند مکانیسم های خاص انسان را شناسایی کنیم که برای مدت طولانی نادیده گرفته شده اند.”

ارائه شده توسط آکادمی علوم اتریش