به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، پزشکی ترمیمی ابزاری برای جبران کمبود ریه‌ها برای پیوند است، اما ساخت یک ریه در شرایط آزمایشگاهی به دلیل ساختارهای پیچیده سه بعدی و انواع مختلف سلول مورد نیاز دشوار است. یک روش مکمل Blastocyst با استفاده از حیوانات کیمریک Interspecies ، به عنوان راهی برای ایجاد اندام‌های پیچیده در حیوانات مورد توجه قرار گرفته است، اگرچه شکل گیری موفقیت آمیز ریه با استفاده از حیوانات کیمریک بینابینی هنوز به دست نیامده است. برای جبران این کمبود اهداکنندگان، پزشکی بازساختی با استفاده از مدل‌های حیوانی بین گونه‌ای، گام‌هایی در توسعه ریه‌ها از سلول‌های بنیادی پرتوان (PSCs) برداشته است.

بیماری انسداد مزمن ریه (COPD)

بیماری انسداد مزمن ریه (COPD) سومین علت مرگ و میر در سراسر جهان است. این آسیب با آسیب ریوی که پایدار و غیرقابل درمان است مشخص می‌شود و پیوند ریه را به عنوان تنها گزینه درمانی مناسب باقی می‌گذارد. متأسفانه یافتن اهداکنندگان ریه مناسب مشکل است.

تعریف کایمر(کایمر‏های درون و بین گونه‌‏ای)

کایمر یک موجود مخلوط یا مرکب است که در آن جمعیت‌های متفاوت سلولی با منشاء بیش از یک تخم لقاح یافته و هویت‌های مجزای ژنتیکی با هم یک فرد را ایجاد کرده‌اند. ساز و کارهای حمایت کننده تشکیل کایمر باعث می‌شوند تا سلول‌های پیوند شده در بافت میزبان حفظ شوند و همگام و موازی با جنین میزبان، وارد مراحل متفاوت تکوینی شده و در نهایت تمایز پیدا کرده و در بدن آن مستقر شوند. بنابراین این ترکیب را میتوان با فرآیندی مانند مخلوط کردن جنین‏های اولیه و یا پیوند بافت از مراحل مختلف تکوینی جنینی یا بزرگسالان نیز به دست آورد.

تاریخچه تولید اندام با روش تکمیل سازی بلاستوسیست

برای اولین بار در سال 2010 نیز کوبایاشی و همکاران توانستند با تکمیل بلاستوسیست بین گونه­های رت و موش، اندام پانکراسی رتی را در موش دارای بلاستوسیست فاقد ژن Pdx1 تولید کنند. این گروه ابتدا ویژگی پرتوانی فراگونه­ای را در سلول های riPSCبا پیوند به بلاستوسیست موشی سالم مشاهده و تائید نمودند، سپس این سلول­ها را به بلاستوسیست موش Pdx1-/- پیوند زدند و توانستند اندام پانکراس با هویت گونه رت را در این موش­ها ایجاد کنند . با توجه به اینکه جزایر پانکراسی رتی مشتق از سلول های پرتوان رتی در میزبان موشی اندازه ای متناسب با اندازه اندام میزبان را دارا بودند واین برای پیوند ناکافی بود، در سال 2017 ناکائوچی برای تولید جزایر پانکراسی با اندازه بزرگ، اینبار سلول‌های پرتوان موشی را به بلاستوسیست رت Pdx1-/- پیوند زدند و توانستند جزایر پانکراسی موشی عملکردی و دارای اندازه بزرگتری را تولید کنند که بعد از پیوند این جزایر به موش مدل دیابت، این موش‌ها بدون استفاده از هرگونه سرکوب کننده سیستم ایمنی تا 380 روز زنده بودند. این گروه در حال حاضر با پیوند سلول­های hiPSC بیماران دیابتی، به بلاستوسیست خوک مدل Pdx1 -/-  به دنبال تولید اندام پانکراس انسانی در این حیوان هستند تا بتوانند در نهایت اندام تولید شده در بدن خوک را به فرد بیمار پیوند بزنند. درگزارشی دیگر گروهی در سال 2011 موفق شدند از طریق پیوند سلول­های riPSC به بلاستوسیست موش­های نیود فاقد تیموس، اندام تیموس رتی را در این موش­ها ایجاد کنند. بنابراین این تحقیقات در راستای جبران نقص اندام قابل پیوند در انسان همچنان ادامه دارند.

تکمیل سازی بلاستوسیست با استفاده از سلول‌های بنیادی

از طریق یک تکنیک بیولوژیکی که به عنوان مکمل بلاستوسیست شناخته می‌شود، PSC ها و سلول‌های بنیادی جنینی (ESCs) از یک گونه می‌توانند به بلاستوسیست‌های گونه‌های دیگر دارای کمبود اندام تزریق شوند و حیوانات کایمریک بین گونه‌ای ایجاد کنند. این تکنیک بازسازی موفقیت آمیز پانکراس، قلب و کلیه را در کایمر موش و رت فعال کرده است. با این حال، شکل گیری عملکردی ریه هنوز با موفقیت به دست نیامده است، بنابراین در مورد شرایط قابل دوام مورد نیاز برای تولید اندام‌های مشتق شده از PSC ، لازم است تحقیقات بیشتری انجام شود.

روش مکمل بلاستوسیست معکوس (rBC)

اکنون، دانشمندان مؤسسه علم و فناوری نارا (NAIST)، ژاپن از روش مکمل بلاستوسیست معکوس (rBC) برای درک شرایط مورد نیاز برای تشکیل ریه‌ها در مدل‌های کایمریک موش و رت استفاده کرده‌اند. علاوه بر این، آنها از روش مکمل اندام مبتنی بر تتراپلوئید (TOC) برای ایجاد موفقیت آمیز ریه مشتق شده از موش در مدل رت خود استفاده کردند. این مطالعه که در نشریه Development منتشر شد، توسط شونسوکه یوری و آیاکو ایزوتانی از NAIST رهبری شده است. برای رشد ریه، حضور فاکتور رشد فیبروبلاست 10 (Fgf10) و تعامل آن با گیرنده Fgf 2 ایزوفرم IIIb (Fgfr2b) در ریه‌ها بسیار مهم است. در این مطالعه، روش rBC شامل تزریق ESC های جهش یافته است که تشکیل ریه را به جنین‌های نوع وحشی (WT) نشان نمی‌دهند. این روش امکان تشخیص کارآمد PSCهای جهش یافته در بافت گیرنده را فراهم می‌کند و به تعیین شرایط لازم برای تشکیل موفقیت آمیز ریه در حیوان دارای کمبود عضو کمک می‌کند. این تیم تحقیقاتی همچنین دریافتند که WT ESC سهم یکنواختی را در بین اندام‌های هدف و غیرهدف در کایمراها فراهم می‌کند. این تحقیق کمک کرد تا مشخص شود که تعداد مشخصی از سلول‌های WT یا طبیعی برای غلبه بر نارسایی رشد ریه در حیوانات دارای کمبود Fgf10 یا Fgfr2b مورد نیاز است. با این دانش، آنها با موفقیت ریه‌های مشتق شده از موش را در جنین‌های موش فاقد Fgfr2b با روش TOC تولید کردند، بدون اینکه نیازی به تولید مدل موش جهش‌یافته باشد.

یافته‌های این مطالعه

یوری خاطرنشان می‌کند: «جالب است که ما دریافتیم که سلول‌های اپیتلیال موش‌ها زمان‌بندی ذاتی گونه‌های خاص را در مدل بین گونه‌ای حفظ می‌کنند، که منجر به ایجاد یک ریه توسعه نیافته می‌شود». در نتیجه، این ریه‌ها پس از زایمان غیرعملکردی باقی ماندند. یافته‌های این مطالعه به وضوح عوامل مورد نیاز و موانعی را که برای تولید موفقیت‌آمیز ریه‌های عملکردی در کایمراهای بین گونه‌ای موش و رت غلبه می‌کنند، شناسایی می‌کند. یوری درباره اهمیت این یافته‌ها نتیجه می‌گیرد: "ما معتقدیم که مطالعه ما با ارائه یک روش سریع‌تر و کارآمدتر برای کاوش مکمل بلاستوسیست، کمک مهمی به تحقیقات می‌کند. این نتایج جدید می‌تواند به طور قابل توجهی پیشرفت به سمت تولید ریه‌های کایمریک به منظور پیوند in-vivo را پیش ببرد، که همین دانش جدید می‌تواند کاربرد عملی پزشکی ترمیمی را تغییر دهد."

پایان مطلب/.