به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، با توجه به اینکه قلب انسان تقریباً سه هفته پس از لقاح شروع به شکل گیری می‌کند. این مرحله اولیه رشد قلب در زمانی است که زنان اغلب هنوز از بارداری خود آگاه نیستند. این یکی از دلایلی است که ما هنوز اطلاعات کمی در مورد بسیاری از جزئیات نحوه تشکیل قلب داریم. یافته‌های مطالعات حیوانی به طور کامل به انسان قابل انتقال نیست. بنابراین یک ارگانوئید تکوین یافته در TUM می‌تواند برای محققان مفید باشد. در همین راستا تیمی در دانشگاه فنی مونیخ (TUM) سلول‌های بنیادی را برای تقلید از رشد قلب انسان القا کردند. نتیجه اینکه نوعی "قلب کوچک" به عنوان ارگانوئید را ایجاد کردند، تا امکان مطالعه و دانستن مکانیسم‌های اولین مرحله رشد قلب را برای ما فراهم کنند.

فرایند کاردیوژنز

قلب اولین عضوی است که در طول جنین زایی اولیه شکل می‌گیرد و عملکرد آن به تجمع فضایی-زمانی مناسب جمعیت‌های سلولی پیش ساز متعددی بستگی دارد که در نهایت تنوعی از سلول‌های مختلف را در ساختارهای تخصصی قلب ایجاد می‌کند. کاردیوژنز متکی بر هماهنگی مکانی-زمانی دقیق جمعیت‌های اجدادی متعددی از سلول‌ها است. درک مشخصات و تمایز این استخرهای مولد متمایز در طول رشد جنینی انسان برای پیشرفت دانش ما در مورد ناهنجاری‌های مادرزادی قلبی و طراحی درمان‌های بازسازی‌کننده جدید بسیار مهم است. با ترکیب برچسب‌گذاری ژنتیکی، ترانس کریپتومیکس تک‌سلولی، ما کشف کردیم که مدولاسیون سیگنال‌دهی رتینوئیک اسید به سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی دستور می‌دهد تا پیش‌سازهای مخصوص میدان قلب را با پتانسیل‌های سرنوشت مشخص تشکیل دهند. علاوه بر میدان قلب اول و دوم کلاسیک، ما در این کار ظهور پیش سازهای میدان کنار قلب را نیز مشاهده کردیم که باعث ایجاد سلول‌های میوکارد و اپی‌کاردی می‌شود.

ساختار و جایگاه اپی‌کاردیوم درقلب

اپی کاردیوم، پوشش مزوتلیال قلب مهره داران و منشأ دودمان‌های سلولی متعدد قلبی در طول رشد جنینی است و سیگنال‌هایی را ارائه می‌دهد که برای رشد و ترمیم میوکارد ضروری هستند. در اینجا ما اپی‌کاردیوئیدهای مشتق شده از سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی خودسازماندهی را تولید کردیم که الگوهای مورفولوژیکی، مولکولی و عملکردی وابسته به رتینوئیک اسید را از اپی‌کاردیوم و میوکارد معمولی دیواره بطن چپ نشان می‌دهند.

ایجاد یک توپ 35000 سلولی

تیمی که با رهبری  Alessandra Moretti ، پروفسور پزشکی بازساختی در بیماری‌های قلبی عروقی کار می‌کند، روشی جدید را برای ساخت نوعی "قلب کوچک" با استفاده از سلول‌های بنیادی پرتوان توسعه داده اند که طی آن حدود 35000 سلول در یک سانتریفیوژ به شکل یک کره چرخانده می‌شوند و در یک بازه زمانی چند هفته‌ای، مولکول‌های سیگنالینگ مختلف تحت یک پروتکل ثابت به کشت سلولی اضافه می‌شوند. Alessandra Moretti توضیح می‌دهد: «به این ترتیب، ما مسیرهای سیگنالی را در بدن تقلید می‌کنیم که برنامه رشد قلب را کنترل می‌کنند. این گروه اکنون کار خود را در مجله Nature Biotechnology منتشر کرده است.

اولین "اپی کاردیوئید"

ارگانوئیدهای حاصل حدود نیم میلی متر قطر دارند. اگرچه آنها خون را پمپاژ نمی‌کنند، اما می‌توانند به صورت الکتریکی تحریک شوند و مانند حفره‌های قلب انسان نیز می‌توانند منقبض شوند. Alessandra Moretti و تیم او اولین محققینی در جهان هستند که با موفقیت یک ارگانوئید حاوی سلول‌های عضله قلب (کاردیومیوسیت) و سلول‌های لایه بیرونی دیواره قلب (اپی کاردیوم) را ایجاد کردند. در تاریخچه تولید ارگانوئیدهای قلب - اولین بار در سال 2021 محققان توانسته بودند فقط ارگانوئیدهایی با کاردیومیوسیتها و سلول‌های لایه داخلی دیواره قلب (اندوکارد) را ایجاد کنند. دکتر Anna Meier، نویسنده اول این مطالعه می‌گوید: «برای درک چگونگی شکل‌گیری قلب، سلول‌های اپی‌کاردیوم تعیین‌کننده هستند. "سایر انواع سلول در قلب، به عنوان مثال در پیوند بافت‌ها و رگ‌های خونی، از این سلول‌ها تشکیل می‌شوند. اپی کاردیوم نیز نقش بسیار مهمی در تشکیل حفره‌های قلب دارد." این تیم به درستی نام ارگانوئیدهای جدید را "اپی کاردیوئید" گذاشته است.

نوع سلول جدیدی کشف شد

این تیم همراه با روش تولید ارگانوئیدها، اولین اکتشافات جدید خود را گزارش کرده است. از طریق تجزیه و تحلیل سلول‌های منفرد، آنها مشخص کردند که سلول‌های پیش‌ساز از نوعی که اخیراً در موش‌ها کشف شده است، در حدود روز هفتم رشد ارگانوئید تشکیل می‌شوند، بنابراین اپی کاردیوم از این سلول‌ها تشکیل می‌شود. پروفسور مورتی می‌گوید: «ما فرض می‌کنیم که این سلول‌ها در بدن انسان نیز وجود دارند - البته فقط برای چند روز. این بینش‌ها همچنین ممکن است سرنخ‌هایی در مورد اینکه چرا قلب جنین می‌تواند خود را ترمیم کند، ارائه دهد، قابلیتی که تقریباً به طور کامل در قلب یک انسان بالغ وجود ندارد. در نتیجه اینکه این دانش می‌تواند به یافتن روش‌های درمانی جدید برای حملات قلبی و سایر شرایط کمک کند.

تولید "ارگانوئیدهای شخصی"

این تیم همچنین نشان داد که از این ارگانوئیدها می‌توان برای بررسی بیماری‌های فردی استفاده کرد. محققان با استفاده از سلول‌های بنیادی پرتوان از یک بیمار مبتلا به سندرم Noonan، ارگانوئیدهایی تولید کردند که ویژگی‌های این بیماری را در ظرف پتری شبیه سازی می‌کردند. طی ماه‌های آینده، این تیم قصد دارد از ارگانوئیدهای شخصی‌سازی شده مشابه برای بررسی سایر نقایص مادرزادی قلب استفاده کند. بنابراین با امکان تقلید از بیماری‌های قلبی در ارگانوئیدها، می‌توان در آینده داروها را مستقیماً روی آنها آزمایش کرد. الساندرا مورتی می‌گوید: «می‌توان تصور کرد که چنین آزمایش‌هایی می‌توانند نیاز به آزمایش‌های حیوانی را هنگام تولید دارو کاهش دهند.»

بودجه و مکان انجام تحقیقات

لازم به ذکر است که تحقیقات ارگانوئیدی در یک حوزه تحقیقاتی کلیدی در TUM انجام شده است، محققان یک پتنت بین المللی برای فرآیند ایجاد ارگانوئیدهای قلبی به ثبت رسانده اند. مدل Epicardioid یکی از چندین پروژه ارگانوئیدی در TUM است. در مرکز سیستم‌های ارگانوئیدی، گروه‌های کاری از بخش‌ها و کرسی‌های مختلف همکاری خواهند کرد. آنها تدر کارهای دیگر به دنبال این هستند که تحقیقات بین رشته ای را در مورد پانکراس، ارگانوئیدهای مغز و قلب با تصویربرداری پیشرفته و تجزیه و تحلیل سلولی برای مطالعه تشکیل اندام ها، سرطان و بیماری‌های عصبی و دستیابی به پیشرفت پزشکی با سیستم‌های سه بعدی انسانی انجام دهند.

پایان مطلب/.