به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، بافت‌های طناب نخاعی نوزاد قابلیت‌های بازسازی قابل‌توجهی را در مقایسه با بافت‌های نخاعی بزرگسالان پس از آسیب نشان می‌دهند، اما نقش ماتریکس خارج سلولی (ECM) در این فرآیند مبهم باقی مانده است.در مطالعه‌ای که در Cell Stem Cell منتشر شد، محققان به رهبری پروفسور. دای جیانوو و ژائو یانان از مؤسسه ژنتیک و زیست‌شناسی تکوینی آکادمی علوم چین، نقش چشمگیر ماتریکس خارج سلولی نخاع (ECM) در تکوین اولیه آکسون‌های عصبی و بلوغ عملکردی و همچنین افزایش اثربخشی درمانی سلول‌های پیش ساز عصبی (NPCs) و ارگانوئیدهای نخاعی در آسیب نخاعی موش صحرایی را نشان داده‌اند.

آسیب طناب نخاعی (SCI)

آسیب طناب نخاعی (SCI) باعث از دست دادن عملکردهای حرکتی و حسی می‌شود و به طور قابل توجهی بر کیفیت زندگی بیماران تأثیر می‌گذارد. پستانداران بالغ ظرفیت بازسازی عصبی محدودی به دنبال SCI دارند که منجر به اختلال عملکرد دائمی می‌شود. شکست در بازسازی سیستم عصبی مرکزی (CNS) در بالغین به دلیل مولکول‌های بازدارنده خارجی، سبب فقدان ظرفیت بازسازی ذاتی در عوامل محرک رشد نورون‌ها شده است. در مقابل، بافت‌های خاص پستانداران نوزادی قابلیت‌های خود ترمیم قوی پس از آسیب از خود نشان می‌دهند. مکانیسم‌های احتمالی محرک بازسازی نوزاد شامل سلول‌های پیش‌ساز، ماتریکس خارج سلولی (ECM)، تنظیم ایمنی، و عوامل دیگر است. محققان چندین دهه پیش پتانسیل بازسازی را در نخاع نوزاد کشف کردند، اگرچه مکانیسم دقیق ناشناخته باقی مانده است. پیش از این، یک مانع شناخته شده برای بازسازی CNS، کنام مهاری متشکل از پروتئین‌های مرتبط با میلین و مولکول‌های مرتبط با اسکار بود. با این حال، کاهش مولکول‌های بازدارنده نتایج رضایت بخشی در ترمیم SCI به همراه نداشته است. ECM برای زنده ماندن سلولی، ارائه پشتیبانی ساختاری و تنظیم انتقال سیگنال ضروری است. ترکیب ECM در مراحل مختلف رشد و شرایط پاتولوژیک متفاوت است. ممکن است به اختلاف در بازسازی کمک کند.

روشن کردن مکانیسم‌های بازسازی نخاع

برای پستانداران بالغ، SCIیک ضربه ویرانگر است که به دلیل عوامل متعددی رخ می‌دهد که از بازسازی در بافت‌های نخاعی همراه با ظرفیت ضعیف بازسازی نورون‌ها جلوگیری می‌کند و در نهایت منجر به از دست دادن عملکرد پس از آسیب می‌شود. دانشمندان مدت‌هاست که به دنبال درک مکانیسم‌های بیولوژیکی زیربنای ظرفیت بازسازی ناکافی بافت نخاع بالغ هستند. با این حال، دستیابی به نتایج ترمیم رضایت بخش همچنان چالش برانگیز است و بازسازی عصب پس از SCI را به یک معمای جهانی تبدیل می‌کند. برخلاف بافت‌های بالغ، بافت‌های طناب نخاعی جنینی و نوزادی پس از آسیب قابلیت‌های بازسازی قوی از خود نشان می‌دهند. تجزیه و تحلیل دقیق تفاوت‌ها در ریزمحیط بافت در مراحل مختلف تکوین نخاع، کلیدی برای روشن کردن مکانیسم‌های بازسازی نخاع است.

شیوه مطالعاتی

در این مطالعه، با استفاده از تجزیه و تحلیل چند omics، محققان کشف کردند که طناب نخاعی جنینی و نوزادی دارای غلظت بالاتری از مولکول‌های ECM مرتبط با تکوین عصبی هستند، در حالی که سطوح پایین‌تری از مولکول‌های مهارکننده ECM را در مقایسه با نخاع بزرگسالان نشان می‌دهند. این تیم با استفاده از فناوری سلول زدایی، اجزای ECM را از طناب نخاعی در مراحل جنینی، نوزادی و بزرگسالی جدا کردند و به طور موثر ترکیبات ECM متمایز مشاهده شده در این نقاط تکوین را حفظ کردند. بررسی‌های آن‌ها نشان داد که ECM طناب نخاعی نوزادان به طور قابل‌توجهی تکثیر، مهاجرت و تمایز عصبی NPCها را افزایش می‌دهد و همچنین تکوین آکسون و بلوغ عملکردی نورون‌ها را در مقایسه با ECM طناب نخاعی بزرگسالان افزایش می‌دهد.

نقش ECM نخاع بر فرایند ترمیم سیستم عصبی

طناب نخاعی اولیه دارای سطوح بالاتری از پروتئین‌های ECM مرتبط با رشد عصبی و رشد آکسون است، اما پروتئوگلیکان‌های بازدارنده کمتری نسبت به نخاع بزرگسالان دارد. سلول‌زدایی‌شده ECM نخاع از خرگوش‌های نوزاد (DNSCM) و بزرگسال (DASCM) این تفاوت‌ها را حفظ کرد. DNSCM تکثیر، مهاجرت و تمایز عصبی سلول‌های پیش ساز عصبی (NPCs) را ترویج کرد و رشد آکسونی و بازسازی ارگانوئیدهای نخاع را به طور موثرتری نسبت به DASCM تسهیل کرد. Pleiotrophin (PTN) و Tenascin (TNC) در DNSCM به عنوان کمک کننده به این توانایی‌ها شناسایی شدند. علاوه بر این، DNSCM عملکرد برتر را به عنوان وسیله ای برای تحویل NPCها و ارگانوئیدها در مدل‌های آسیب نخاعی (SCI) نشان داد. این نشان می‌دهد که نشانه‌های ECM از مراحل اولیه رشد ممکن است به طور قابل توجهی به توانایی برجسته بازسازی در نخاع کمک کند.

نتایج کسب شده

به طور خاص، محققان با موفقیت ارگانوئیدهای نخاعی را با استفاده از ECM طناب نخاعی مهندسی کردند و دریافتند که ECM طناب نخاعی نوزادان گسترش آکسون برتر و بلوغ عملکردی درون ارگانوئیدها را تسهیل می‌کند. علاوه بر این، کار آنها نشان داد که پروتئین های تناسین (TNC) و پلیوتروفین (PTN) عوامل کلیدی محرک گسترش آکسون در ارگانوئیدهای پشتیبانی شده توسط ECM طناب نخاعی نوزاد هستند. متعاقباً، NPCها و ارگانوئیدهای نخاعی برای ترمیم نخاع در ECM نخاع ادغام شدند. نتایج نشان داد که ECM نوزاد، ریزمحیط مهاری را پس از SCI تضعیف کرد و باعث افزایش مهاجرت و ادغام NPCها در بافت نخاع میزبان شد. علاوه بر این، ECM طناب نخاعی نوزاد، بقای طولانی‌مدت و بلوغ عملکردی ارگانوئیدها را پس از پیوند تسهیل می‌کند، در نتیجه یکپارچگی بین ارگانوئیدها و رشته‌های عصبی بازسازی‌شده در محیط میزبان را افزایش می‌دهد و در نتیجه کارایی سیگنال‌دهی عصبی را بهبود می‌بخشد. این مطالعه تأثیر حیاتی ECM نخاعی در مراحل اولیه تکوین را در سازماندهی فرآیندهای بازسازی طناب نخاعی برجسته می‌کند. با توضیح این مکانیسم‌ها، این تحقیق هم چارچوب مفهومی و هم مبنای فنی را برای استفاده از ECM نخاع اولیه در استراتژی‌های ترمیم SCI فراهم می‌کند.

پایان مطلب/.