به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، ارگانوئیدها کشت‌های سه بعدی سلول‌های بنیادی در محیطی شبیه به ماتریکس خارج سلولی بدن هستند. این نیز یک پیشرفت جدید در حوزه پزشکی بازساختی است. سلول‌های بنیادی می‌توانند با اصلاح مسیرهای سیگنالینگ شروع به توسعه به ساختارهای سه بعدی کنند. برای تشکیل ارگانوئیدها، سلول‌های بنیادی به ماتریکس خارج سلولی پیوند زده می‌شوند. ارگانوئیدها فناوری‌های مورد نیاز را برای تکثیر بافت‌های انسانی فراهم کرده‌اند. در نتیجه، ممکن است به جای مدل‌های حیوانی در مطالعات علمی استفاده شود. اهداف کلیدی این تحقیقات تحقیق در مورد بیماری‌های ویروسی و ژنتیکی، بدخیمی‌ها و وزیکول‌های خارج سلولی، اکتشافات دارویی و پیوند اعضا است. ارگانوئیدها می‌توانند از طریق ویرایش ژنتیکی، توسعه دارویی و سلول درمانی به هموار کردن راه برای پزشکی دقیق کمک کنند.
ارگانوئیدها: بینشی جدید برای پزشکی احیا کننده
دانش استفاده از رده‌های سلولی مختلف به عنوان مدل‌های حیوانی برای دستیابی به اهدافی مانند کشف داروهای جدید برای بیماری‌های صعب العلاج متعلق به قرن بیستم است. در درجه اول، مطالعات ژنتیکی به توسعه فرآیندهای بیولوژیکی به منظور یافتن مکانیسم‌های اختلالات کمک کرد. این روند ابتدا در مدل‌های ابتدایی تری مانند مدل بی مهرگان آغاز شد و به سمت مدل‌های پستانداران و در نهایت سیستم‌های مدل انسانی پیش رفت. همه این پیشرفت‌ها کمک زیادی به فرآیند طراحی دارو کرده است. در حال حاضر، مدل‌های انسانی با سیستم‌های کشت سه بعدی که از سلول‌های بنیادی مختلف از اندام‌های مختلف استفاده می‌کنند، بر محدودیت‌ها غلبه کرده‌اند. همچنین ارگانوئیدها با مدل جدید خود به انقلابی در علم زیست پزشکی دست یافته‌اند .
پیشینه تاریخی ارگانوئیدها
تاریخچه بازسازی اندام در یک محیط آزمایشگاهی به سال 1907 باز می‌گردد، زمانی که هنری ون پیترز ویلسون توانست نحوه تولید اندام را با استفاده از سلول‌های اسفنجی جداگانه توضیح دهد. یک نکته مهم در مدل‌های ارگانوئیدی در این تحقیق تجربی نشان داده شده است، که در آن سلول‌های بالغ یک موجود زنده می‌توانند کمپلکس‌های چند سلولی را بدون دستورات خارجی تولید کنند. این نظریه جداسازی سلولی و بازسازی اندام مدتهاست که توسط آزمایشگاه‌ها در دهه 1950 مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین، تاریخ ساخت اولین ارگانوئیدهای پستانداران به بیش از 60 سال پیش باز می‌گردد و آن‌ها به زیست شناسی برای دستیابی به پیشرفت‌های بزرگ کمک کردند. دانشمندان در حال بررسی امکان تبدیل سلول‌های بدن حیوانات پیشرفته تر، از جمله مهره داران، به اندام پس از جداسازی هستند. در آزمایش‌های بعدی روی جنین جوجه، محققان تلاش کردند تا اندام‌هایی را از انواع سلول‌های مختلف از کلیه، پوست و کبد تولید کنند.
انواع کنونی ارگانوئیدها و دامنه کاربرد آن‌ها
به طور معمول، کشت بافت دوبعدی و مدل‌های حیوانی مدت‌هاست که برای مطالعه بیماری‌های انسانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، از آنجایی که اندام‌ها سه‌بعدی هستند، کشت‌های سلولی دوبعدی فاقد ساختار بافتی دقیق بدن هستند، و اگرچه مدل‌های حیوانی به طور گسترده برای مطالعه بیماری‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند، شکاف بین گونه‌ها مانع از کشف کامل بیماری‌ها می‌شود. به عنوان مثال، استفاده از خوک برای مطالعه بیماری‌های گوارشی و عفونی گسترده و قابل توجه است. با این وجود، به دلیل تفاوت در دستگاه گوارش خوک‌ها و انسان‌ها، خوک‌ها به عنوان حامل بدون علامت عفونت یرسینیا عمل می‌کنند در حالی که انسان اسهال شدید را نشان می‌دهد. به عنوان مثالی دیگر، به دلیل عدم وجود عوامل مخدوش کننده و عفونت آسان، می‌توان از سیستم‌های کشت سلولی دو بعدی برای مطالعه عفونت مایکوباکتریوم توبرکلوزیس استفاده کرد. 
ارگانوئیدها و پزشکی احیا کننده
پزشکی بازساختی علم ساختن بافت‌های بیولوژیکی در محیط آزمایشگاهی با استفاده از سلول‌های بنیادی، مواد زیست سازگار و عوامل بیوشیمیایی است و این بافت‌ها مشابه بافت‌های بدن هستند. این بافت‌های ساخته شده برای مطالعه مکانیسم‌ها و فرآیندهای تشخیصی و همچنین درمان‌های احتمالی بیماری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. علاوه بر این، از آن‌ها برای توسعه سیستم‌های حمایت از زندگی برون بدنی یا برای کاشت در بدن برای جایگزینی اندام آسیب دیده یا ترمیم جراحات استفاده می‌شود. یکی از دستاوردهای اخیر طب بازساختی ساخت ارگانوئیدها است. ارگانوئیدها مجموعه سه بعدی سلول‌های اندام خاص هستند که از سلول‌های بنیادی مشتق شده‌اند. سلول‌ها در یک داربست بیولوژیک (سلول زدایی شده) یا مصنوعی که شبیه ECM است و پروتئین‌ها و فاکتورهای رشد لازم برای رشد و تمایز سلول‌ها را فراهم می‌کند، کشت می‌شوند.
مدلی جدید برای بهبود پزشکی بازساختی
علیرغم اینکه درمان امیدبخشی برای بسیاری از بیماری‌ها است، پزشکی بازساختی باید تحت مطالعات پیش بالینی متفاوتی قرار گیرد تا برای تجویز بالینی واجد شرایط باشد. قبل از اینکه یک درمان بر روی افراد استفاده شود، این مطالعات پیش بالینی سعی می‌کنند تمام خطرات، ایمنی و اثربخشی آن را کشف کنند. حیوانات نقش مهمی به عنوان مدل در مطالعات پیش بالینی ایفا می‌کنند. به دلیل شباهت‌های فیزیولوژیکی و تشریحی بین حیوانات و انسان، آن‌ها اغلب برای مطالعه پاتوفیزیولوژی بیماری‌ها استفاده می‌شوند. حیوانات، به عنوان موجودات چند اندامی، پیچیدگی و مسیرهای سیگنال دهی بین اندامی را خلاصه می‌کنند. آن‌ها برای کشف فعل و انفعالات انسان و پاتوژن مفید هستند و می‌توانند از نظر ژنتیکی اصلاح شوند. انواع مدل‌های حیوانی در پزشکی احیا کننده استفاده می‌شود.
ارگانوئیدهای مشتق از سلول‌های بنیادی
همانطور که قبلا ذکر شد، فناوری ارگانوئید از خواص منحصر به فرد سلول‌های بنیادی بهره می‌برد که می‌تواند شامل قابلیت‌های چندگانه و قدرت خود تجدید پذیری باشد. وقتی این توانایی سلول‌های بنیادی را در نظر می‌گیریم، متوجه می‌شویم که با ارائه یک روش کشت مناسب، هر نوع سلول بنیادی می‌تواند ساختارهای اندامی را متمایز کرده و تولید کند. سلول‌های بنیادی مشتق شده از سلول‌های بالغ می‌توانند به سلول‌های خاصی از همان بافت یا اندام در محیطی مناسب با شرایط مشابه در بدن تمایز پیدا کنند. یکی از مزایای این ارگانوئیدها پایداری ژنتیکی آن‌ها در طولانی مدت و حفظ خصوصیات منحصر به فرد هر اندام است. در عین حال، ارگانوئیدهای مشتق شده از ASC را می‌توان برای مطالعه زیست شناسی و ژنتیک انسان با فناوری اصلاح ژن استفاده کرد.
ارگانوئیدها به عنوان مدل‌های محیط سه بعدی برای تجزیه و تحلیل EVs
همانطور که قبلا ذکر شد، یکی از مطلوب ترین کاربردهای ارگانوئیدها استفاده از آن‌ها در مطالعات سرطان است. در این راستا، EVs در حال توسعه ابزارهایی هستند که می‌توانند اهمیت ارگانوئیدها را در مطالعات انکولوژیک افزایش دهند. EV ها ساختارهای دولایه لیپیدی پایداری هستند که حاوی اسیدهای نوکلئیک، لیپیدها، پروتئین‌ها و متابولیت‌ها هستند. این وزیکول‌ها تحت شرایط فیزیولوژیک یا پاتولوژیک توسط سلول‌های مختلف ترشح می‌شوند و می‌توانند نشانگرهای زیستی بیماری‌ها در نظر گرفته شوند. همچنین، EVها واسطه‌های تلاقی سلول-سلول هستند که از طریق مکانیسم‌های اتوکرین یا پاراکرین بر سلول‌های هدف تأثیر می‌گذارند. نشان داده شده است که سلول‌های تومورال EV ها را به منظور ایجاد اتصالات بین سلولی و ماتریکس-سلولی آزاد می‌کنند، که بعداً می‌تواند باعث انکوژنز و متاستاز اتوکرین یا پاراکرین شود.
ارگانوئیدهای انسانی برای پزشکی دقیق
در سال 1999، فرانسیس کالینز با انتشار سند «پیامدهای پزشکی و اجتماعی پروژه ژنوم انسانی» که در آن به نقش ژنوم انسان در پیش‌بینی، درمان و پیشگیری از بیماری‌ها اشاره می‌کند، اولین گام را به سمت پزشکی دقیق برداشت. مفهوم اخیراً تأسیس شده "پزشکی دقیق" که به آن پزشکی شخصی نیز می‌گویند، از فناوری‌های جدیدی مانند توالی‌یابی DNA برای اشاره به تفاوت‌های بین فردی به عنوان عوامل غالب در ارزیابی و درمان بیماری‌ها بهره می‌برد. در اصل، پزشکی دقیق برای تمرکز بر توالی یابی DNA و مواد ژنومی به عنوان دلایل اصلی ناهمگونی در تظاهرات و مدیریت بیماری استفاده می‌شد. با این حال، امروزه، پزشکی دقیق مستلزم ادغام طیف گسترده‌ای از ویژگی‌های انسانی مانند سبک زندگی، شرایط اجتماعی-اقتصادی، و سابقه خانوادگی و همچنین عوامل ژنتیکی در بیماری‌ها است. در رویکردهای مرسوم، بیماران مبتلا به نوع خاصی از بیماری با درمان مشابهی درمان می‌شدند. ارگانوئیدها توانایی انجام بسیاری از اهداف تحقیقاتی را دارند و می‌توانند جایگزین مدل‌های قبلی مانند کشت‌های دو بعدی و مدل های حیوانی شوند، شکاف بین مطالعات پیش بالینی و کاربردهای بالینی را ایجاد کنند.
پایان مطلب/