به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، محققان به تازگی با استفاده از سلول‌های بنیادی بیماران و چاپ زیستی سه بعدی برای ایجاد و تولید بافت چشم استفاده کردند. این پیشرفت می‌تواند هم به درک مکانیسم‌های بیماری‌های کور کننده کمک کند و هم منبع بی پایانی از بافت چشمی را برای مطالعه فراهم کند و در نهایت نیز می‌تواند بیماری‌های شبکیه و دژنراسیون ماکولا مرتبط با سن را درمان کند. این تیم تحقیقاتی مؤسسه ملی چشم (NEI)، بخشی از مؤسسه ملی بهداشت، ترکیبی از سلول‌ها را چاپ کردند که سد خونی بیرونی شبکیه را تشکیل می‌دهند ( بافت چشمی که از گیرنده‌های نوری حساس به نور شبکیه پشتیبانی می‌کند). این تکنیک از لحاظ نظری منبع نامحدودی از بافت مشتق شده از بیمار را برای مطالعه بیماری‌های دژنراتیو شبکیه مانند دژنراسیون ماکولا وابسته به سن (AMD) فراهم می‌کند.

اپیتلیوم رنگدانه شبکیه (RPE)

اپیتلیوم رنگدانه شبکیه (RPE) از یک لایه منفرد از سلول‌های چند ضلعی منظم که در بیرونی‌ترین لایه شبکیه قرار گرفته‌اند تشکیل شده است. قسمت بیرونی RPE به غشای بروک و مشیمیه متصل است، در حالی که قسمت داخلی آن به بخش خارجی سلول‌های گیرنده نوری متصل است. ضلع بیرونی چین خوردگی پایه را نشان می‌دهد که از این طریق سطح سلولی را افزایش داده و تبادل مواد را تسهیل می‌کند. غشای پایه توسط نیمی از دسموزوم‌های واقع در داخلی‌ترین لایه غشای بروک به چین‌های پایه متصل است.

دژنراسیون ماکولا وابسته به سن (AMD)

دژنراسیون ماکولا وابسته به سن (AMD)، یکی از علل اصلی نابینایی در افراد بالای 40 سال می‌باشد. این بیماری موجب آسیب لکه زرد می‌شود. این بیماری از آسیب سد خونی بیرونی شبکیه چشم (oBRB) که از اپیتلیوم رنگدانه شبکیه (RPE)، غشای بروک و کوریوکاپیلاریس تشکیل شده است، شروع می شود. مکانیسم‌های شروع و پیشرفت AMD به دلیل فقدان مدل‌های مرتبط فیزیولوژیکی oBRB انسانی، به خوبی شناخته نشده است.

سد خونی بیرونی شبکیه چشم (oBRB)

سد خونی بیرونی شبکیه چشم (oBRB) که توسط اپیتلیوم رنگدانه شبکیه (RPE) تشکیل شده است برای حفظ هموستاز شبکیه  چشم حیاتی است. برای محافظت از این سد عصبی-اپیتلیال، وجود ساختار محکمی در حاشیه اپیکال سلول‌های اتصال یافته به این قسمت ضروری است. این کمپلکس اتصال محکم، فعالیت انتشار غیرفعال انتخابی بسته به اندازه املاح وارد شده از بخش‌های بیرونی شبکیه را کنترل می‌کند.

ارتباط میان سد خونی بیرونی شبکیه چشم با AMD

دکتر Bharti، سرپرست بخش NEI در تحقیقات ترجمه‌ای سلول‌هایبنیادی و چشمی، می گوید: «ما می دانیم که AMD از سد خونی بیرونی شبکیه چشم شروع می‌شود. با این حال، مکانیسم‌های شروع و پیشرفت AMD به مراحل خشک و مرطوب پیشرفته به دلیل فقدان مدل‌های انسانی مرتبط از نظر فیزیولوژیکی، به خوبی شناخته نشده است. سد خونی بیرونی شبکیه از اپیتلیوم رنگدانه شبکیه (RPE) تشکیل شده است که توسط غشای بروک از کوریوکاپیلاریس غنی از عروق خونی جدا شده است. غشای بروک تبادل مواد مغذی و مواد زائد را بین کوریوکاپیلاریس و RPE تنظیم می‌کند. در AMD، رسوبات لیپوپروتئینی به نام drusen ( دروسن) در خارج از غشای بروک تشکیل می‌شود و عملکرد آن را مختل می‌کند. با گذشت زمان،  RPE تجزیه شده که این خود منجر به انحطاط گیرنده نور و از دست دادن بینایی می‌شود.

روش تولید بافت زیستی چاپ شده از سد خونی بیرونی و شبکیه چشم

Bharti و همکارانش در ابتدا سه نوع سلول از بافت مشیمیه نابالغ را در یک هیدروژل ترکیب کردند: پری سیت‌ها، سلول‌های اندوتلیال که اجزای اصلی مویرگ‌ها هستند و فیبروبلاست‌ها که به بافت‌ها ساختار می‌دهند. سپس دانشمندان ژل را روی داربست زیست تخریب پذیر چاپ کردند. در عرض چند روز، سلول‌ها شروع به بلوغ و تبدیل شدن به یک شبکه مویرگی متراکم کردند. در روز نهم، دانشمندان سلول‌های اپیتلیال رنگدانه شبکیه را در طرف دیگر داربست کاشتند. بافت چاپ شده در روز 42 به بلوغ کامل رسید. تجزیه و تحلیل بافت و آزمایش ژنتیکی و عملکردی نشان داد که بافت چاپ شده ظاهر و رفتار مشابهی با سد خونی بیرونی و شبکیه چشم دارد.

کاربردهای بالقوه بافت چاپ شده

در ادامه بررسی‌ها، این بافت چاپی، تحت استرس القایی، الگوهای اولیه  AMD مانند رسوبات دروسن در زیر  RPE و مراحل پیشرفت AMD  یعنی مرحله خشک (جایی که بافت شروع به تخریب می‌کند) را نیز به خوبی نشان دادند. در بررسی بعدی مشاهده شد که اکسیژن کم باعث القای ایجاد ظاهر حالت AMD مرطوب در این ساختار نیز می‌شود، در این حالت، افزایش بیش از حد عروق مشیمیه موجب می‌شود که عروق به منطقه زیر  RPE مهاجرت کنند. برای بهبود این وضعیت مشاهده کردند که با استفاده از داروهای ضد VEGF که برای درمان AMD استفاده می‌شوند، می‌توانند به خوبی رشد بیش از حد و مهاجرت این عروق را سرکوب کرده و مورفولوژی بافت را ترمیم کنند. بهارتی گفت: «با چاپ سلول‌ها، ما تبادل نشانه‌های سلولی را نیز تسهیل کردیم، زیرا مشاهده نحوه تبادلات مارکرهای سلولی برای دانستنن آناتومی طبیعی سد خونی-شبکیه بیرونی ضروری است. به عنوان مثال، حضور سلول‌های RPE باعث تغییرات بیان ژن در فیبروبلاست‌ها می‌شود که به شکل‌گیری غشای بروک کمک می‌کند ( چیزی که سال‌ها پیش پیشنهاد شده بود اما تا قبل از مدل ما اثبات نشده بود).

تولید یک داربست زیست تخریب‌پذیر

از جمله چالش‌های فنی که تیم بهارتی به آن پرداختند، تولید یک داربست زیست تخریب‌پذیر مناسب و دستیابی به یک الگوی چاپ ثابت از طریق توسعه هیدروژل حساس به دما بود که در هنگام سرد شدن به ردیف‌های متمایز تبدیل می‌شدند اما با گرم شدن ژل حل می‌شدند. آنها همچنین نسبت مخلوط سلولی پری سیت‌ها، سلول‌های اندوتلیال و فیبروبلاست‌ها را بهینه کردند.

تولید مدل‌های بافت شبکیه

یکی از نویسندگان  همکار این طرح Marc Ferrer ، دکترا، مدیر آزمایشگاه چاپ زیستی بافت سه بعدی در مرکز ملی پیشرفت علوم ترجمه NIH، به همراه تیمش، طرحی اختصاصی برای ساختن بیولوژیکی بافت‌های بیرونی سدخونی شبکیه چشم با قابلیت اندازه گیری‌های تحلیلی برای فعال کردن غربالگری دارو را ارائه کردند. Ferrer گفت: «تلاش‌های مشترک ما به تولید انواع مدل‌های بافت شبکیه بسیار مرتبط بیماری‌های دژنراتیو چشم منجر شده است». چنین مدل‌های بافتی کاربردهای بالقوه زیادی در کاربردهای ترجمه ای از جمله توسعه انواع روش‌های درمانی دارند.

در حال حاضر بهارتی و همکارانش در حال استفاده از مدل‌های پرینت‌شده سدخونی شبکیه چشم برای مطالعه AMD هستند، و همچنین آنها در حال آزمایش اضافه کردن انواع سلول‌ها به فرآیند چاپ هستند، مانند افزودن سلول‌های ایمنی، تا بتوانند بافت ایجاد شده را به بافت طبیعی نزدیکتر کنند و از این طریق بهتر به جمع بندی برای درمان بیماری برسند.

پایان مطلب/.