به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، بیشتر اندام‌ها دارای سلول‌های ایمنی ساکن بافت هستند. ولی تاکنون ارگانوئیدهای انسانی فاقد این سلول‌های ایمنی بودند که به همین علت، کاربرد آنها در مدل سازی بسیاری از فرآیندهای طبیعی و بیماری محدود شده بود. در همین راستا تیمی در دانشگاه پزشکی کارولینای جنوبی و کودکان سینسیناتی یک مدل پیچیده برای مطالعه کولون بیمار ایجاد کرده‌اند که می‌تواند به توسعه درمان‌های شخصی برای بیماری‌های مرتبط با روده بزرگ، مانند سرطان و بیماری التهابی روده (IBD) منجر شود. در واقع Munera، Wells و تیم آنها اکنون با القای ارگانوئیدهای نسل بعدی برای ایجاد انواع سلول‌های ایمنی در مراحل اولیه که به طور طبیعی در بافت کولون، راهی برای غلبه بر یکی از محدودیت‌های باقی‌مانده ارگانوئیدهای روده بزرگ قرار دارند، یافته‌اند. این مطالعه بر اساس کار مشابهی است که در 26 ژانویه 2023 به صورت آنلاین در Nature Biotechnology منتشر شد، 2 نوامبردر Cell Stem Cell گزارش شد.

اجزای سیستم ایمنی دستگاه گوارش

جمعیت‌های متنوعی از سلول‌های ایمنی، هم میلوئید و هم لنفوئید، دستگاه گوارش بزرگسالان را پر می‌کنند. بیشتر بیماری‌های روده ای، به ویژه بیماری‌های التهابی روده (IBDs)، سیستم ایمنی را درگیر می‌کند. از نظر تاریخی، تصور می‌شد که بیشتر سلول‌های ایمنی روده، از جمله ماکروفاژهای ساکن، از سلول‌های بنیادی خونساز مشتق از مغز استخوان (HSCs) به وجود می‌آیند. با این حال، مطالعات حیوانی این نتیجه را تأیید می‌کند که بسیاری از اندام‌ها حاوی جمعیتی از ماکروفاژهای ساکن بافت هستند که مستقل از HSC ها در طول رشد جنینی ایجاد می‌شوند. در یک مطالعه گروهی با استفاده از ردیابی زاده‌های سلولی در موش نشان داد که ماکروفاژهای ساکن بافت بسیاری از اندام‌ها از پیش ماکروفاژهای جنینی مشتق شده‌اند. بنابراین روده کوچک موش و کولون حاوی جمعیت‌های پایدار و خودنگهداری از ماکروفاژها هستند که هم از اجداد جنینی و هم از HSCهای بالغ مشتق شده اند. ولی تاکنون رشد جنینی ماکروفاژهای مقیم بافت در روده بزرگ جنین انسان شرح داده نشده است.

رشد کولون مینیاتوری انسان با سیستم ایمنی

خورخه مونرا، محقق مرکز سرطان MUSC هولینگز دکترا، استادیار، گروه پزشکی احیا کننده و زیست شناسی سلولی در MUSC، با دکتر جیمز ولز، و دکتر دانیل کچله، هر دو از کودکان سینسیناتی، برای رشد کولون مینیاتوری انسان با سیستم ایمنی در آزمایشگاه همکاری کرد. این مدل جدید، ارگانوئیدهای موجود یا اندام های کوچک را که هیچ ارتباط طبیعی با اجزای ایمنی ندارند، بهبود می‌بخشد. این ارگانوئیدهای جدید کولون در هر دو حالت سالم و بیمار شباهت بیشتری به کولون انسان دارند. ما فکر می‌کنیم که این مدل جدید قابل توجه است زیرا اکثر بیماری‌های گوارشی سیستم ایمنی و التهاب را درگیر می‌کنند.

مزایای استفاده از ارگانوئید

تا همین اواخر، روش‌های مطالعه بیماری‌های روده بزرگ، مانند سرطان روده بزرگ و IBD، به سلول‌ها و مدل‌های حیوانی محدود می‌شد. اما چون سلول‌ها اغلب از تومورهای سرطانی مشتق می‌شوند ، همین موضوع کاربرد آنها را برای مطالعه بیماری‌های غیر سرطانی محدود می‌کند. مدل‌های حیوانی مجموعه‌ای از محدودیت‌های خاص خود را دارند: زیرا درمان‌هایی که در حیوانات امیدوارکننده هستند همیشه فواید یکسانی برای انسان‌ها ندارند. ولی ارگانوئیدها، گروه‌های سه بعدی سلولی که عملکرد اندام‌ها را تقلید می‌کنند، محیط مناسبی را فراهم می‌کند. آنها به طور قابل توجهی پیچیده تر از کشت‌های سلولی سنتی انسان هستند، اما هنوز برخی از ویژگی‌های اندام‌های کامل انسان را ندارند و بر خلاف مدل حیوانی، ارگانوئیدها به کل سیستم بدن متصل نیستند.

درمان‌های آینده بیماری IBD و سایر بیماری‌های دستگاه گوارش

ولز گفت: «نکته مهم این است که این سلول‌های ایمنی تقریباً مشابه سلول‌های موجود در بدن انسان هستند، جایی که می‌توانند باکتری‌های عامل بیماری را شناسایی کرده و آنها را حذف کنند. این یک گام مهم برای تحقیقاتی است که با هدف شناسایی درمان‌های آینده برای IBD و سایر بیماری‌ها که بر دستگاه گوارش تأثیر می‌گذارند، است.»

ویژگی سلول‌های ارگانوئیدهای جدید

تیم تحقیقاتی با استفاده از سلول‌های بنیادی به دست آمده از نمونه خون بیماران، ارگانوئیدهای کولون تولید کردند. سلول‌های بنیادی که سلول‌های اجدادی یکنواخت در بدن هستند، می‌توانند به انواع سلول‌های خاص مورد نیاز بدن تبدیل شوند. تحت شرایط مناسب، این سلول‌های بنیادی می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و یک ارگانوئید کولون تشکیل دهند. ارتباط سلول‌ها همچنین به آنها اجازه می‌دهد تا در لایه‌هایی شبیه به سازمان بافت طبیعی بدن خود سازماندهی شوند. مونرا توضیح داد: "آنها نه تنها شامل پوشش روده بزرگ، بلکه سلول‌های حمایت کننده و حتی برخی از سلول‌های ایمنی هستند که همراه با بقیه این بافت رشد می‌کنند." سلول‌های ایمنی موجود در این ارگانوئیدهای جدید روده بزرگ بخشی از سیستم ایمنی ذاتی هستند و به عنوان "اولین پاسخ دهنده" بدن به التهاب عمل می‌کنند.

یافته‌های حاصل از مطالعه

در اینجا، ما توصیف می‌کنیم که ارگانوئیدهای کولون انسانی مشتق از سلول‌های بنیادی پرتوان (HCOs) جمعیت متنوعی از سلول‌های ایمنی، از جمله سلول‌های شبه اندوتلیوم هموژنیک (HE) و پیش سازهای اریترومیلوئیدی را که مراحل کلیشه‌ای را در تمایز طی می‌کنند، ایجاد می‌کنند و منجر به تولید سلول‌های ایمنی می‌شوند. ماکروفاژهای عملکردی ماکروفاژهای HCO یکسری خصوصیات رونویسی شبیه ماکروفاژهای مقیم بافت روده کوچک و بزرگ جنین انسان به دست آوردند. سپس همین ماکروفاژهای HCO ترشح سیتوکین را در پاسخ به سیگنال‌های پیش و ضد التهابی تعدیل می‌کنند و قادر به فاگوسیتوز کردن و ایجاد پاسخ قوی به باکتری‌های بیماری زا می‌شوند. در ادامه هنگامی که آنها به موش پیوند زده شد، ماکروفاژهای HCO در بافت ارگانوئید کولون حفظ شدند، ارتباط نزدیکی با اپیتلیوم کولون ایجاد کردند و توسط ماکروفاژهای مشتق از مغز استخوان میزبان جابجا نشدند.در مجموع این مطالعات نشان می‌دهد که HE در HCO ها باعث ایجاد پیش سازهای خونساز چند توان و ماکروفاژهای مقیم بافت عملکردی می‌شود.

هدف درمانی آینده این ارگانوئیدها

Munera می گوید: «اکنون ما یک سیستم ارگانوئید انسانی کاملتر ساخته ایم که می‌توانیم از آن برای مدل سازی التهاب در روده بزرگ استفاده کنیم. با توسعه بیشتر، مونرا فکر می‌کند که مدل ارگانوئید جدید می‌تواند به شخصی سازی درمان بیماری‌های روده بزرگ کمک کند. به عنوان مثال، در آینده، این ارگانوئیدها می‌توانند از خون یک بیمار مبتلا به IBD بسیار زودرس تولید شوند و برای آزمایش اینکه آیا یک درمان قبل از تجویز آن مؤثر است یا خیر، استفاده شود.

پایان مطلب/.