مطالعه ارگانوئیدها را به عنوان ابزاری برای مطالعه رشد روده جنین تایید می کند

زیست شناسان تکاملی از طریق چندین سال مطالعاتی که شامل ماهی ها، قورباغه ها و جوندگان همراه با کاوش های دقیق در سلول های فردی انسان می شود، اطلاعات زیادی در مورد نحوه عملکرد دستگاه گوارش انسان آموخته اند. اما هیچ چیز کاملاً مطابق با یادگیری است که می توان از مطالعه سیستم های اندام واقعی انسان در هنگام شکل گیری آنها به دست آورد.

با این حال، به دلایل واضح، انجام آزمایش‌ها بر روی جنین‌های انسان در حال رشد هم غیراخلاقی و هم غیرقانونی است.

اکنون یک مطالعه به رهبری محققان در سینسیناتی کودکان، به صورت آنلاین در 18 آوریل 2023، در مجله منتشر شده است. توسعه، گزارش می دهد که بافت های رشد یافته در آزمایشگاه به نام ارگانوئیدها به دقت مراحل رشد کلیدی روده انسان را تقلید می کنند.

“دستیابی به این مرحله مهم است زیرا می دانیم که بسیاری از شرایط انسانی را نمی توان در مدل های حیوانی تکرار کرد، و همچنین نمی توانیم همه چیزهایی را که می خواهیم از مطالعه سلول های انسانی که با هم به عنوان یک سیستم کار نمی کنند، یاد بگیریم. اکنون منبعی از بافت کارآمد داریم. مایکل هلمرات، MD، نویسنده این مطالعه، می‌گوید که می‌توان آن‌ها را به روش‌های مختلفی بدون درگیر کردن بافت جنین مورد بازجویی قرار داد.

Helmrath مدیر تحقیقات جراحی در کودکان سینسیناتی و یکی از مدیران مرکز سلول های بنیادی و پزشکی ارگانوئیدی (CuSTOM) است. او بیش از یک دهه برای مطالعه و بهبود ارگانوئیدهای روده برای استفاده در تحقیقات و به طور بالقوه برای پیوند انسان کار کرده است.

در سال 2010، تیمی به رهبری جیمز ولز، دکترا، در کودکان سینسیناتی با موفقیت از سلول های بنیادی پرتوان القایی برای توسعه اولین ارگانوئید روده انسان کارآمد در جهان استفاده کردند. ولز، هلمراث و همکارانش از آن زمان تاکنون در حال بهبود این مدل بوده‌اند و با ترکیب سیستم عصبی روده و سلول‌های ایمنی برای تولید مثل روده انسان، پیچیدگی‌هایی را اضافه کرده‌اند.

در آخرین مطالعه خود، Helmrath، نویسنده اول Akaljot Singh، MD/Ph.D. دانش‌آموز و 11 نویسنده مشترک نشان می‌دهند که ارگانوئیدهای پیوند شده به موش (برای تامین خون و فضای رشد) همان مراحل رشد زمانی و مکانی را دنبال می‌کنند که در رشد روده‌ها در جنین انسان رخ می‌دهد.

این تیم از توالی‌یابی RNA و سایر فناوری‌ها برای ردیابی شکل‌گیری انواع سلولی خاص و ساختارهای بافت کلیدی استفاده کردند که به مدت چهار هفته در یک ظرف رشد کرده و سپس در دو، چهار، شش و هشت هفته پس از پیوند برداشت شدند. آنها نشان می‌دهند که ارگانوئیدهای موجود در موش‌ها شبیه رشد انسان است که از هفته هشتم تا ۱۸ بارداری رخ می‌دهد.

در این مطالعه آمده است: “یافته‌های ما نشان می‌دهد که tHIOs (ارگانوئیدهای روده‌ای پیوندی انسان) یک پروکسی برای مطالعه رشد روده جنین انسان هستند. آنها رشد روده جنین انسان را در سطح مورفولوژیکی، سطح رونویسی و سطح پروتئومی تقلید می‌کنند.

چرا ارگانوئیدهای روده مهم هستند؟

روده های ما بیشتر از کمک به هضم غذا انجام می دهند. آنها نقش اصلی را در پاسخ ایمنی ما به مهاجمان مضر بازی می کنند. آنها همچنین میزبان جمعیت هایی از باکتری ها و قارچ های مشترک هستند که بر پاسخ های ایمنی و متابولیسم ما تأثیر می گذارند.

درک دقیق‌تر چگونگی و زمانی که رشد روده از مسیر خارج می‌شود، می‌تواند نور جدیدی را بر بسیاری از شرایط، از جمله نقص مادرزادی، اختلالات گوارشی، چاقی و خطر آلرژی روشن کند. هم ارگانوئیدهای روده ای سالم و هم نسخه هایی که شرایط بیماری را نشان می دهند می توانند به عنوان بسترهای آزمایشی بهبود یافته برای ارزیابی ایمنی و اثربخشی تقریباً هر داروی خوراکی برای هر مشکل سلامتی عمل کنند.

مراحل بعدی

Helmrath می‌گوید برای تأیید مدل توسعه ارگانوئید برای زیرجمعیت‌های خاصی از انواع سلول‌ها که تجزیه و تحلیل آن‌ها در این مطالعه دشوار بود، به تحقیقات بیشتری نیاز است.

اما با این مفهوم که ارگانوئیدهای انسانی در حال رشد در موش ها می توانند به عنوان نماینده ای برای رشد جنین عمل کنند، Helmrath موجی از مطالعات را برای شروع استفاده از آنها پیش بینی می کند.

Helmrath می گوید: “این مطالعه قبلاً چندین جمعیت سلولی مورد علاقه را شناسایی کرده است که به نظر می رسد نقش هایی را ایفا می کنند که قبلاً آنها را نمی شناختیم، از جمله سلول هایی که به نظر می رسد به هدایت انقباض عضلانی، تشکیل پرزها و رشد عروق کمک می کنند.” در سال‌های آینده، ما انتظار داریم که tHIO از اکتشافات بسیاری از آزمایشگاه‌های بسیاری در سراسر جهان پشتیبانی کند.