تولید مغزهای مینیاتوری در آزمایشگاه بدون نیاز به سلول‌های حیوانی

پژوهشگران «دانشگاه میشیگان»(UMich) روشی را برای تولید مغزهای مینیاتوری پرورش‌یافته مصنوعی موسوم به «ارگانوئیدهای مغز انسان» ابداع کرده‌اند که بدون نیاز به سلول‌های حیوانی انجام می‌شود و می‌تواند روش‌های مطالعه و درمان بیماری‌های عصبی را بهبود ببخشد.

کد خبر: ۶۳۵۵۱۸

تاریخ: ۲۵ تير ۱۴۰۲ - ۰۸:۵۴

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از نوروساینس نیوز، دانشمندان در پژوهش‌هایی که طی دهه گذشته پیرامون بیماری‌های عصبی انجام داده‌اند، استفاده از ارگانوئیدهای مغز انسان را به عنوان جایگزینی برای مدل‌های موش بررسی کرده‌اند. این بافت‌های سه‌بعدی که از سلول‌های بنیادی جنینی یا پرتوان به دست آمده‌اند، ساختار پیچیده مغز را دقیق‌تر از کشت‌های دوبعدی معمولی مدل‌سازی می‌کنند.

تاکنون در شبکه مهندسی‌شده پروتئین‌ها و مولکول‌هایی که ساختار سلول‌های ارگانوئیدهای مغز را تشکیل می‌دهند و «ماتریس خارج سلولی» نامیده می‌شوند، اغلب از ماده‌ای به نام «ماتریژل»(Matrigel) به دست آمده از سارکوم موش استفاده می‌شد. این روش که ترکیب نسبتا نامشخص و تنوع دسته‌به‌دسته‌ای را شامل می‌شود، معایب قابل توجهی دارد.

جدیدترین پژوهش «دانشگاه میشیگان»(UMich)، یک راه حل را برای غلبه کردن بر نقاط ضعف ماتریژل ارائه می‌دهد.

پژوهشگران در این پروژه، یک روش کشت جدید را ابداع کردند که از یک ماتریس خارج سلولی مهندسی‌شده برای ارگانوئیدهای مغز انسان - بدون حضور اجزای حیوانی - استفاده می‌کند و عصب‌زایی ارگانوئیدهای مغز را در مقایسه با پژوهش‌های پیشین افزایش می‌دهد.

«جورگ لاهان»(Joerg Lahann) پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: پیشرفت در توسعه ارگانوئیدهای مغز انسان بدون نیاز به اجزای حیوانی، به ما امکان می‌دهد تا گام‌های مهمی را برای درک زیست‌شناسی رشد عصبی برداریم.

وی افزود: دانشمندان مدت‌هاست که برای انتقال دادن آزمایش‌های حیوانی به حوزه بالینی تلاش کرده‌اند و این روش جدید باعث می‌شود که انتقال دادن پژوهش‌ها از آزمایشگاه به مراکز درمانی آسان‌تر شود.

ماتریس‌های خارج سلولی ارگانوئیدهای مغزی این پژوهش، از پروتئینی موسوم به «فیبرونکتین»(Fibronectin) انسانی تشکیل شده بود که به عنوان یک ساختار بومی برای چسبیدن، تغییر کردن و بلوغ یافتن سلول‌های بنیادی عمل می‌کند. ماتریس‌ها توسط یک چارچوب پلیمری بسیار متخلخل پشتیبانی می‌شدند.

ارگانوئیدها طی چندین ماه کشت شدند و این در حالی بود که کارکنان آزمایشگاه به دلیل همه‌گیری کووید-۱۹ نمی‌توانستند به ساختمان وارد شوند.

پژوهشگران دریافتند که ارگانوئیدهای مغزی آنها، یک مایع مغزی-نخاعی را تولید می‌کنند. این مایع در مقایسه با یک پژوهش برجسته پیرامون ارگانوئیدهای مغز انسان که در ماتریژل توسعه یافته بودند، مطابقت بیشتری با مایع مغزی-نخاعی انسان بالغ داشت.

«عایشه مونیز»(Ayşe Muñiz) از پژوهشگران این پروژه گفت: وقتی مغز ما به طور طبیعی در رحم رشد می‌کند، رشد آن روی بستری از ماتریس خارج سلولی تولید شده توسط سلول‌های سرطانی موش صورت نمی‌گیرد. با قرار دادن سلول‌ها در یک فضای مهندسی‌شده که شباهت بیشتری به محیط طبیعی آنها دارد، پیش‌بینی کردیم که تفاوت‌هایی را در رشد ارگانوئید مشاهده خواهیم کرد که شباهت بیشتری به طبیعت آن دارند.

«اوا فلدمن»(Eva Feldman) از پژوهشگران این پروژه گفت: موفقیت این ارگانوئیدهای مغز انسان، راه را برای برنامه‌ریزی مجدد سلول‌های بیماران مبتلا به بیماری‌های عصبی هموار می‌سازد. این امکان وجود دارد که سلول‌های بنیادی را از یک شخص مبتلا به بیماری‌هایی مانند اسکلروز جانبی آمیوتروفیک یا آلزایمر بگیریم و یک مغز کوچک آواتار از آن بیماران بسازیم تا درمان‌های احتمالی را بررسی کنیم یا به مدل‌سازی نحوه پیشروی بیماری بپردازیم.

وی افزود: این مدل‌ها راه دیگری را برای پیش‌بینی بیماری و بررسی درمان در سطح شخصی‌سازی‌شده ایجاد می‌کنند که اغلب بین افراد، بسیار متفاوت است.

این پژوهش، در مجله «ACTN» به چاپ رسید.