یک نقطه عطف جدید در آزمایشگاه رشد بافت مغزی انسان است

بر طبق یک مطالعه جدید از دانشکده پزشکی Case Western Reserve، تکنیک آزمایشگاهی برش لبه که سلول های بنیادی انسان را به بافت های مغزی مانند سلول های مغزی تبدیل می کند، پیشرفت انسانی مغز را با دقت بیشتری نسبت به گذشته به دست می آورد. این مطالعه که در متون طبیعت منتشر شده است ، نشان می دهد که چگونه “organoids” مغز مینی های خودسازمانده ای که در حال حاضر حاوی تمام انواع سلول های اصلی در قشر مغزی انسان هستند ، در ظروف آزمایشگاهی نشان دهد.

از زمان آغاز اولین آن، به اصطلاح تکنولوژی organoid، توانایی محققان برای تولید و مطالعه بافت های انسانی در آزمایشگاه تغییر کرده است. اما وقتی که به مغز می آید، مدل ها کاملا تکمیل نشده اند. این مطالعه جدید یک پیوند گمشده را فراهم می کند.

پل تسار، دکترای دکتر، گفت: “ما سیستم organoid را گرفته ایم و سومین نوع سلول اصلی را در سیستم عصبی مرکزی oligodendrocytes اضافه کرده ایم و اکنون نمایانگر دقیق تر تعاملات سلولی است که در طول توسعه مغز انسان رخ می دهد.” دونالد و روت وبر گودمن استاد درمانهای نوآورانه و استادیار ژنتیک و علوم ژنی در دانشکده پزشکی دانشگاه غرب تهران می باشد.

Oligodendrocytes برای مغز سالم حیاتی هستند. آنها میلین، یک ماده چرب است که پیچیده می شود و از اتصالات سلولی عصبی حمایت می کند، بسیار شبیه عایق اطراف یک سیم برق است. بدون میلین، سلول های عصبی قادر به برقراری ارتباط موثر نیستند و می توانند از بین بروند. بسیاری از بیماری های عصبی ناشی از نقایص میلین، از جمله مولتیپل اسکلروزیس و اختلالات ژنتیکی کودکان نادر است.

تزار گفت: “این یک پلت فرم قدرتمند برای درک پیشرفت انسانی و بیماری های عصبی است.”با استفاده از فن آوری سلول های بنیادی، ما می توانیم مقادیر تقریبا نامحدودی از بافت مغزی مانند مغز را در آزمایشگاه تولید کنیم. روش ما یک قارچ کوچک ایجاد می کند که حاوی نورون ها، آستروسیت ها و در حال حاضر الیگودندروس هایی است که میلین را تولید می کنند. این یک قدم بزرگ به سوی مراحل باز کردن است توسعه انسانی که قبلا غیرقابل دسترسی بود. ”

تزار و همکارانش نشان دادند که چگونه سیستم Organoid بهبود یافته خود را می توان برای آزمایش داروهای تقویت میلین استفاده کرد. Mayur Madhavan، PhD، نخستین نویسنده این مطالعه گفت: “این ارگانوئید ها راهی برای پیش بینی ایمنی و کارایی درمان های جدید میلین در بافت مغز انسان در آزمایشگاه قبل از آزمایش بالینی در انسان هستند.” این گروه مواد مخدر را درمان کرد با داروهایی که قبلا شناسایی شده بودند، برای افزایش تولید میلین در موش مورد استفاده قرار گرفت. برای اولین بار، محققان از این مدل برای آزمایش داروهایی استفاده کردند که باعث افزایش تولید الیگودرندروسهای انسانی و میلین می شود.

تیم تحقیقاتی همچنین organoids از بیماران مبتلا به بیماری Pelizaeus-Merzbacher، یک اختلال ژنتیکی نادر اما کشنده میلین تولید کرد. Zachary Nevin، PhD، یکی از نخستین نویسندگان این مطالعه، گفت: “بیماری Pelizaeus-Merzbacher به دلیل جهش های مختلفی که می تواند باعث بروز آن و عدم دسترسی به بافت مغز بیمار می شود، یک بیماری پیچیده بوده است.” اما این organoids جدید به ما اجازه می دهد تا به طور مستقیم بسیاری از بیماران بافت مغزی را به طور همزمان و آزمایش های بالقوه را آزمایش کنند. ” Organoids تولید شده از بیماران با سه جهش های مختلف Pelizaeus-Merzbacher هر کدام ویژگی های منحصر به فرد است که می تواند برای درمان مواد مخدر مورد هدف قرار داد. یافته ها این مجموعه را به عنوان یک پلت فرم چند منظوره برای مشاهده و تشخیص بیماری میلوین انسانی و آزمایش داروهای فردی مورد تایید قرار می دهد.

تزار گفت: “روش ما تولید سلول مغزی انسان را در آزمایشگاه از هر بیمار امکان پذیر می سازد.” “به طور گسترده تر، می توان با دقت به چگونگی ساخت سیستم عصبی انسان و شناسایی آنچه در برخی از شرایط عصبی  به کار می رود پی برد.”

پیوستن به آزمایشگاه تزار در این تحقیق، دکتر رابرت هیل میلر و همکارانش از دانشکده پزشکی و علوم بهداشتی دانشگاه جورج واشنگتن و والنتینا فسات، PhD، و همکارانش از موسسه تحقیقات بنیاد سلول های بنیادی نیویورک بود.

این تحقیق توسط کمک های مالی موسسات ملی بهداشت، بنیاد بیماری Pelizaeus-Merzbacher، بنیاد سلول های بنیادی نیویورک، بنیاد کانر قاضی و بنیاد ملی سلول های بنیادی حمایت شد. پشتیبانی فریبکارانه توسط پترسون، فخوری، لانگ، گودمن، گلر، گالوت / هیل و خانواده وایادالل سخاوتمندانه ارائه شد.

منبع

Mayur Madhavan, et al, 2018. Induction of myelinating oligodendrocytes in human cortical spheroids. Nature Methods; DOI: 10.1038/s41592-018-0081-4