به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، وقوع همزمان رشد و سازماندهی بافت نشانه بارز رشد ارگانیسم است. این اغلب به این معنی است که سلول‌های در حال تکثیر و تمایز همزمان در یک محیط بافتی در حال تغییر و تبدیل هستند. در همین راستا محققان موسسه زیست‌شناسی سلولی و ژنتیک ماکس پلانک، مکانیسم جدیدی را شناسایی کردند که برخی از توانایی‌های چندوظیفه‌ای که جنین برای ساختن یک شبکیه عملکردی، بخش حسی، نیاز دارند، را آشکار می‌کند. نتایج این مطالعه  که در Nature منتشر شده است، کمک مهمی به درک چگونگی ساخت اندام‌های سالم می‌کند، که در نهایت برای درک اینکه چگونه ناهنجاری‌های اندامی که هر سال بر 8 میلیون نوزاد تازه متولد شده تأثیر می‌گذارد، بسیار مهم است.

تناسب و هماهنگی اندام‌ها باهم

اندازه بدن و تناسب اندام‌ها از ویژگی‌های مهم گونه‌های جانوری است و تنوع چشمگیر آنها در سراسر قلمرو حیوانات، تمایل زیست شناسان را برای رمزگشایی مکانیک‌های اساسی رشد، شکل گیری شکل، و تکامل برانگیخته است. بیشتر گونه‌های جانوری از یک برنامه رشد نامشخص پیروی می‌کنند. که در آن اندازه نهایی اندام بزرگسالان ثابت نیست، بلکه با توجه به شرایط محیطی متفاوت است. این مورد در مورد بسیاری از بی‌مهرگان با بدن نرم دریایی است که ژنتیکی برای آنها وجود دارد. به عنوان مثال، آزمایش‌های کلاسیک پیوند متقابل توئیتی و شویند، بیش از 80 سال پیش ثابت کرد که اندام‌های سمندر از برنامه‌های رشد مستقل پیروی می‌کنند. این اصل رشد اندام مستقل بعداً در حشرات تأیید شد. زیرا هنگامی که این اندام  به یک میزبان بالغ پیوند داده می‌شود، دیسک‌های لارو جوان به اندازه‌ای رشد می‌کنند که در پایان رشد لارو به دست می‌آید، بنابراین این نشان می‌دهد آنها اطلاعات اندازه را از قبل درون خود ذخیره کرده و حمل می‌کنند، بنابراین وجود برنامه های رشد درونی اندام مختص هرگونه است.

نحوه ایجاد و رشد شبکیه

در طول رشد، بافت‌ها و اندام‌ها مورفولوژی خود را تغییر می‌دهند تا اندازه‌ها، شکل‌ها و الگوهای سلولی مشخصی را به دست آورند که عملکرد صحیح را تضمین می‌کند. این فرآیندها به شدت تنظیم می شوند تا نتایج قابل تکرار و الگوبرداری دقیق بافتی را به همراه داشته باشند. شبکیه مهره داران نمونه ای جذاب از این شکل گیری الگویی است. به عنوان مثال به دنبال گسترش سیستم عصبی مرکزی، مجموعه ای از پیش سازهای چند توان به یک بافت عصبی متشکل از پنج نوع سلول عصبی تبدیل می‌شود.در این ساختار،  نورون‌های هم نوع، و همچنین یک نوع سلول گلیال، مولر گلیا، در لایه‌های مجزایی قرار گرفته اند که به شبکیه بالغ ظاهر لایه ای آن را می‌دهد. جالب توجه است که رشد شبکیه حاوی عناصر تصادفی است. به عنوان مثال، در گورخرماهی، در حرکت آپیکال-بیسال هسته‌های سلول‌های عصبی اپیتلیال برای کمک به ایجاد تقسیم و تکثیر عصبی یک نوع حرکت تصادفی اتلاق شده است. پیشنهاد شده است. علاوه بر این، تصادفی بودن در تعیین سرنوشت نورونی شبکیه نیز پیشنهاد شده است. با این حال، تا چه اندازه سایر پدیده‌های دیگر، به ویژه لایه لایه شدن شبکیه، نیز تغییرپذیری یا عناصر تصادفی را نشان می‌دهند ناشناخته باقی مانده است. که در این مطالعه مفصل به آن پرداخته شده است.

نحوه تشکیل اندام‌های سالم در جنین

برای عملکرد صحیح اندام‌ها، تعداد سلول‌ها و ساختار عملکردی آنها باید دقیق و درست باشد، که این فرایند در طول جنین‌زایی تنظیم می‌شود. جنین‌ها چند وظیفه ای خیلی هوشمند و ماهر هستند. آنها رشد می‌کنند، شکل و معماری کاربردی را به یکباره به دست می‌آورند. علیرغم تحقیقات فراوان در مورد رشد جنین، دانشمندان هنوز به طور کامل درک نکرده اند که جنین چگونه تمام این وظایف مختلف را در مکان و زمان برای اطمینان از تشکیل اندام‌های سالم هماهنگ می‌کند. این سوال اصلی مطالعه ای بود که توسط کارن نوردن (رهبر گروه) و مائوریسیو روشا-مارتینز (محقق پسا دکتری) انجام شد. این تیم تحقیقاتی که دانشمندان کامپیوتری را نیز درگیر می‌کردند، از فناوری‌های پیشرفته برای بررسی چگونگی مقابله شبکیه مهره‌داران با چالش‌های تکوینی و در عین حال بازسازی ساختار بافت استفاده کردند.

بررسی ارگانوئیدهای شبکیه انسان و شبکیه جنین گورخرماهی

 در این مطالعه شبکیه جنین گورخرماهی و ارگانوئیدهای شبکیه انسان، ساختارهای کوچک شبه شبکیه در ظرفی که از سلول‌های انسانی رشد می‌کند، به عنوان سیستم‌های مدل استفاده می‌شوند زیرا هر دو به دلیل اندازه کوچک و شفافیت بالا مزایای منحصر به فردی دارند که امکان مشاهده در زمان واقعی را فراهم می‌کنند. سازماندهی و رشد بافت تکنیک‌های میکروسکوپ پیشرفته، مانند میکروسکوپ صفحه نوری و بازسازی تصویر پیشرفته بر اساس یادگیری عمیق، بینش بی‌سابقه‌ای را در مورد رفتارهای سلولی درگیر ارائه کردند.

رابطه میان مهاجرت و رشد اندام

محققان مشاهده کردند که یک جمعیت کامل از نورون‌ها، گیرنده‌های نوری، برای انجام عملکرد خود به طور موقت از ناحیه بافتی که در آن زندگی می‌کردند، دور ‌شدند. در واقع این حرکت فعال فضایی را برای سلول‌های پیش ساز ورودی ایجاد می‌کند که در این ناحیه تقسیم می‌شوند و در نتیجه سلول‌های بیشتری تولید می‌کنند که بعداً به شبکیه عصبی کمک می‌کنند. انسداد حرکات گیرنده‌های نوری منجر به احتقان می‌شود و سلول‌های پیش ساز را مجبور به تقسیم در مکان اشتباه می‌کند که به نوبه خود باعث ناهنجاری بافت می‌شود. بنابراین، با این دور شدن گذرا، نورون‌ها از تداخل با سلول‌های پیش‌ساز برای اطمینان از رشد هماهنگ اندام جلوگیری می‌کنند. این یک پدیده مهاجرت خیلی جالب است، زیرا در آن نورون‌ها دور می‌شوند تا به عقب برگردند و درنهایت این حرکت به همان جایی که شروع شده است، ختم می‌شود. این نشان می‌دهد که مهاجرت نورون‌ها، برخلاف آنچه قبلاً تصور می‌شد، نه تنها نورون‌ها را به مکان درست خود منتقل می‌کند، بلکه می‌تواند نقش مستقیمی در هماهنگی رشد اندام نیز داشته باشد.

پیامدهای این تحقیق

پیامدهای این تحقیق فراتر از حوزه تکوین و رشد شبکیه است. زیرا کسب رشد همزمان و کسب معماری عملکردی مشخصه اکثر اندام‌های در حال تکوین است. یافته‌های جدید این امکان را فراهم می‌کند تا بررسی کند که آیا سایر اندام‌های در حال تکوین از استراتژی‌های مشابهی استفاده می‌کنند یا خیر. علاوه بر این، مشخص شده است که نقص در مهاجرت عصبی می‌تواند باعث ناهنجاری‌های مغزی شدید در انسان شود. بنابراین کسب یافته‌های مبنی بر اینکه مهاجرت ناموفق نورون‌ها می‌تواند پیامدهای زیان‌باری فراتر از موقعیت‌یابی نورون‌ها داشته باشد، به اهمیت بررسی تعاملات بین سلول‌ها برای درک کامل علل اختلالات رشد انسان اشاره دارد.

پایان مطلب/.