به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، محققان با استفاده از سلول‌های بنیادی مشتق شده از افراد مبتلا به مولتیپل اسکلروزیس (MS)، ارگانوئیدهای مغزی یا "مینی مغزهایی " را برای مطالعه بهتر مکانیسم‌های سلولی و مولکولی منجر به اختلال عصبی ایجاد کردند. تجزیه و تحلیل اولیه نشان داد که سلول‌های بنیادی مشتق شده از بیمار، به ویژه آنهایی که از افراد مبتلا به  MS پیشرونده اولیه (PPMS) هستند، کمتر قادر به رشد به سلول‌های سازنده میلین به نام الیگودندروسیت هستند. این ناهنجاری‌ها در سلول‌های بنیادی با کاهش شدید سطح پروتئین p2 ( فاکتور رشد سلولی در بیماران )PPMS مرتبط بوده است. به گفته محققان، این یافته‌ها حاکی از آن است که پس‌زمینه ژنتیکی فرد ممکن است با تغییر فعالیت الیگودندروسیت‌ها، بر شروع و پیشرفت ام‌اس تأثیر بگذارد. نتایج این مطالعه که، نحوه رشد "ارگانوئیدهای مغزی در مولتیپل اسکلروزیس پیشرونده اولیه، و نقص تمایز سلول‌های بنیادی و الیگودندروسیت را نشان می‌دهد" به تازگی در مجله Biology Open منتشر شده است.

بیماری MS

MS در اثر التهاب در مغز و نخاع ایجاد می‌شود و می‌تواند به غلاف میلین آسیب ‌برساند (یک پوشش چربی در اطراف رشته‌های عصبی که به آنها کمک می‌کند سیگنال‌های الکتریکی را ارسال کنند). به بیانی دیگر تصلب متعدد در سلول‌های عصبی (Multiple Sclerosis) یا به‌ اختصار ام‌ اس (MS) بیماری التهابی است که باعث اختلال در بخش‌هایی از سیستم عصبی بدن می‌شود. به طور کلی تصور می‌شود که ژنتیک یک فرد بر خطر ابتلا به  MS و چگونگی پیشرفت بیماری تأثیر می‌گذارد، اما نقش ژنتیک در  MS به خوبی شناخته نشده است.

روش انجام آزمایش

مولتیپل اسکلروزیس (MS) یک اختلال التهابی خود ایمنی است که بر سیستم عصبی مرکزی تأثیر می گذارد. علت این بیماری ناشناخته است اما عوامل ژنتیکی و محیطی هر دو در پاتوژنز دخیل هستند. در این مطالعه ما ابتدا ارگانوئیدهای مغزی را از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSC) افراد کنترل سالم و همچنین از افراد دارای MS پیشرونده اولیه PPMS ،MS پیشرونده ثانویه (SPMS) و MS در حال بهبودی عود کننده (RRMS) را برای درک بهتر پایه پاتولوژیک انواع مختلف استخراج کردیم. بیان فنوتیپی بالینی ام اس در ارگانوئیدهای MS، به ویژه در PPMS، کاهش نشانگر تکثیر Ki67 و کاهش سلول‌های بنیادی SOX2+ مرتبط با افزایش بیان نشانگرهای عصبی CTIP2 و TBR1 و همچنین کاهش شدید تمایز الیگودندروسیت بوده است. این بی نظمی عملکرد سلول‌های بنیادی با کاهش بیان بازدارنده چرخه سلولی p21 همراه بوده است. یافته‌های ما نشان می‌دهد که پس‌زمینه ژنتیکی یک بیمار می‌تواند مستقیماً عملکرد سلول‌های بنیادی را تغییر دهد، و مسیر p21 را به عنوان یک هدف بالقوه جدید برای استراتژی‌های درمانی در MS شناسایی می‌کند.

چگونه ژنتیک ممکن است بر  MS تأثیر بگذارد؟

 برای به دست آوردن بینشی در مورد چگونگی تأثیر ژنتیک بر  MS، تیمی از دانشمندان در مرکز تحقیقات Tisch  MS مدل سلولی جدیدی از این بیماری را توسعه دادند. برای این مدل، دانشمندان سلول‌های خونی افراد سالم و مبتلایان به انواع مختلف MS را جمع آوری کردند. سپس، از طریق یک سری دستکاری‌های بیوشیمیایی، سلول‌های خون به سلول‌های بنیادی پرتوان القایی  iPSCها ( که سلول‌های بنیادی آزمایشگاهی هستند که می‌توانند به انواع دیگر سلول‌ها رشد کنند) دوباره برنامه‌ریزی شدند. این iPSCها برای رشد ارگانوئیدهای مغزی، «مینی مغزها » حاوی سلول‌هایی که در یک معماری سه‌بعدی چیده شده‌اند که شبیه نحوه چیدمان سلول‌ها در سیستم عصبی انسان است، استفاده شدند. از آنجایی که iPSCها کد ژنتیکی فردی را که سلول‌های خونی از آن جدا شده‌اند، حفظ می‌کنند، این مدل بینشی را در مورد تأثیر پس‌زمینه ژنتیکی بیمار بر سلول‌های عصبی و تعاملات آن‌ها در مدلی عاری از تعامل سیستم ایمنی و در یک ریزمحیط کنترل‌شده ارائه می‌کند.

تولید ارگانوئید مغزی جدید برای مدل بیماری MS

Saud A. Sadiq، MD، متخصص مغز و اعصاب و مدیر مرکز Tisch، و نویسنده اصلی مطالعه، گفت: ارگانوئیدهای مغزی نوآورانه ما به چالشی دائمی برای محققان  MS در سراسر جهان پاسخ می‌دهند و گامی بزرگ در جهت پیشرفت دانش ما در مورد اختلالات تنظیم سلولی هستند.  Nicolas Daviaud، دکترای علوم اعصاب و دانشمند تحقیقاتی در Tisch و این مطالعه، می‌گوید: «از آنجایی که ام‌اس یک بیماری خاص برای انسان است، این کاربرد ارگانوئیدهای مغزی ما برای دادن توانایی انجام تجزیه و تحلیل بر روی بافت انسانی به تحقیقات ام‌اس کاملاً حیاتی است.  شایان ذکر است، ارگانوئیدها حاوی سلول‌های عصبی (سلول‌های عصبی) و همچنین گلیا هستند (دسته‌ای از سلول‌های عصبی هستند که به حمایت از عملکرد سیستم عصبی کمک می‌کنند). به عنوان مثال، الیگودندروسیت‌ها یک زیر مجموعه سلول گلیال هستند که عمدتاً مسئول ساخت میلین در مغز و نخاع هستند.

شواهد بدست آمده از انجام آزمایش‌ها

محققان دریافتند سلول‌های بنیادی موجود در ارگانوئیدهای MS، در رشد به انواع سلول‌های جدید کارایی کمتری دارند زیرا پس از رشد ارگانوئیدها به مدت شش هفته، آنهایی که از افراد مبتلا به  MS به دست می‌آیند نرخ رشد سلولی کمتری دارند. این امر به‌ویژه در مدل‌های مشتق‌شده از افراد مبتلا به شکل پیشرونده اولیه بیماری مشهود بود. به طور خاص تر، ارگانوئیدهای  MS رشد سلولی کمتری نسبت به سایر ارگانوئیدهای عصبی داشتند، این رشد سلولی پایین مربوط به الیگودندروسیت‌ها و دیگر انواع گلیا بوده است. تجزیه و تحلیل‌های بیشتر نشان می‌دهد که ارگانوئیدهای ام‌ اس، به‌ویژه آنهایی که از بیماران مبتلا به PPMS هستند، بنیادینگی ( قابلیت تکثیر در سلول‌های بنیادی) کمتری دارند - یعنی سلول‌های بنیادی در این مدل‌ها در رشد به انواع سلول‌های جدید کارآمدتر هستند. نکته مهم‌تری که دریافتند این بود که این فقدان بنیادینگی ( قابلیت تکثیر در سلول‌های بنیادی) و تغییرات مرتبط در رشد در ارگانوئیدهای MS مرتبط با سطوح پایین پروتئینی به نام p21 است که نقش مهمی در تنظیم رشد و تقسیم سلولی ایفا می‌کند. یافته‌ها حاکی از آن است که تفاوت‌های ژنتیکی در میان افراد مبتلا به  MS، به ویژه PPMS، ممکن است منجر به کاهش فعالیت الیگودندروسیت شود. به گفته محققان، این ممکن است به ترمیم ضعیف‌تر میلین در MS کمک کند، که اغلب با پیشرفت بیماری دیده می‌شود.

بینش جدید در مورد نقش اختلالات ذاتی سلولی در ایجاد بیماری MS

دانشمندان امیدوارند که مدل‌های ارگانوئیدی آن‌ها به عنوان ابزار مفیدی برای مطالعات آینده و درک چگونگی تأثیر پیش‌زمینه ژنتیکی افراد بر رشد MS باشد. این کار بینش جدیدی در مورد اختلالات ذاتی سلولی در MS ارائه می‌دهد و p21 را به عنوان یک پروتئین جدید مورد علاقه شناسایی می‌کند. Daviaud در ایمیلی به مولتیپل اسکلروزیس نیوز گفت: امیدواریم این فناوری جدید مسیری را برای رویکردهای درمانی آینده و درمانی مورد انتظار برای بیماران مبتلا به  MS باز کند. او افزود: «ما مشتاقانه منتظریم تا بر اساس یافته‌های این تحقیق، مکانیسم‌ها و مسیرهای مختلفی را که منجر به تفاوت‌هایی که مشاهده کردیم، مطالعه کنیم زیرا شناخت این مکانیسم‌ها به ما این امکان را می‌دهد تا درک بهتری از مکانیسم‌های ایجاد کننده بیماری ام‌اس داشته باشیم.».

پایان مطلب/.