به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، آسیب مغزی تروماتیک (TBI) می‌تواند خطر ابتلا به زوال عقل را چهار برابر کند و شانس ابتلا به بیماری‌های عصبی مانند ALS را افزایش دهد. بنابراین آسیب مغزی تروماتیک (TBI) به شدت با بیماری عصبی مرتبط است. با این حال، هنوز مشخص نیست که کدام مکانیسم‌های عصبی ذاتی مغز هستند و کدام استراتژی‌ها این فرآیندها را به شدت کاهش می‌دهند. در یک مطالعه جدید  که در Cell Stem Cell منتشر شده است، دانشمندان از ساختارهای مغز انسان رشد یافته در آزمایشگاه موسوم به ارگانوئیدها استفاده می‌کنند تا بینش‌هایی در مورد چرایی این موضوع و چگونگی کاهش خطر ارائه دهند.

رشد بافت‌های مغز انسان در آزمایشگاه

ایده رشد بافت‌های مغز مانند انسان در یک ظرف همیشه بسیار دور از ذهن به نظر می‌رسید. زیرا مطالعه مکانیسم‌های دقیق رشد و عملکرد مغز چالش برانگیز است بنابراین برای رسیدن به این هدف در آینده، یک تیم تحقیقاتی ژاپنی و فرانسوی تکنیکی را برای اتصال بافت‌های مغز رشد یافته در آزمایشگاه به روشی شبیه مدارهای موجود در مغز ما ایجاد کرده‌اند. مطالعات حیوانی به دلیل تفاوت بین گونه‌ها در ساختار و عملکرد مغز محدود می‌شود و سلول‌های مغزی رشد یافته در آزمایشگاه، فاقد اتصالات مشخصه سلول‌ها در مغز انسان هستند. علاوه بر این، محققان به طور فزاینده ای متوجه می‌شوند که این ارتباطات بین منطقه ای و مدارهایی که ایجاد می‌کنند، برای بسیاری از عملکردهای مغزی که ما را به عنوان انسان تعریف می‌کنند، مهم هستند. مطالعات قبلی سعی در ایجاد مدارهای مغزی در شرایط آزمایشگاهی داشته است که باعث پیشرفت این رشته شده است. محققان دانشگاه توکیو اخیرا راهی برای ایجاد ارتباطات فیزیولوژیکی بیشتر بین "ارگانوئیدهای عصبی" رشد یافته در آزمایشگاه یافته اند، محققین این کار را با پیوند دادن ارگانوئیدها از طریق بسته‌های آکسونی انجام داد، که شبیه به نحوه اتصال مناطق در مغز انسان زنده است. زیرا ارگانوئیدهای مغزی که با بسته‌های آکسونی مرتبط بودند، فعالیت پیچیده‌تری نسبت به ارگانوئیدهای منفرد یا آنهایی که با استفاده از تکنیک‌های قبلی متصل بودند، نشان دادند. علاوه بر این، هنگامی که تیم تحقیقاتی باندل های آکسونی را با استفاده از تکنیکی به نام اپتوژنتیک تحریک کردند، فعالیت ارگانوئیدها در فرآیندی به نام پلاستیسیته بر این اساس تغییر کرد و ارگانوئیدها برای مدتی تحت تأثیر این تغییرات قرار گرفتند. بنابراین از این طریق نحوه ابتلا به بیماری‌های عصبی را دراین ارگانوئیدهای مدل بررسی می‌کنند.

آسیب تروماتیک مغزی (TBI)

آسیب تروماتیک مغزی (TBI) مهمترین عامل خطر محیطی برای بیماری‌های عصبی است و تخمین زده می‌شود که بیش از 60 میلیون مورد در سال رخ می‌دهد. مطالعات اخیر TBI را با تجمع پاتولوژیک پروتئین‌های نوروتوکسیک تاو، TDP-43 و آمیلوئید بتا مرتبط کرده‌اند که منجر به بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی پیشرونده، از جمله انسفالوپاتی تروماتیک مزمن (CTE)، اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (ALS)، بیماری آلزایمر، و غیره می‌شود. زوال عقل. گزارش شده است که یک TBI متوسط تا شدید خطر ابتلا به زوال عقل را تا 4 برابر افزایش می دهد. قابل ذکر است، مداخلات جراحی و دارویی فعلی تا حد زیادی در کاهش عواقب TBI شکست خورده است. بنابراین  TBIیک بیماری پیچیده است که نه تنها به خود مغز بلکه به سد خونی مغزی نیز آسیب می‌رساند که به سلول‌های مشتق از خون و عوامل ایمنی اجازه می‌دهد تا وارد سیستم عصبی مرکزی (CNS) شوند. اگرچه مدل‌های فعلی TBI - عمدتاً بر روی جوندگان متمرکز شده‌اند - در به دست آوردن بینش در مورد مکانیسم‌های تخریب‌کننده عصبی مؤثر بوده‌اند، تلاش‌ها برای توسعه استراتژی‌های درمانی مؤثر مرتبط با انسان به دلیل چندین مسئله حل‌نشده محدود شده است. این مسائل کلیدی شامل موارد زیر است: (1) مشخص نیست که کدام مکانیسم‌های دژنراتیو ذاتی مغز هستند (2) مشخص نیست که کدام مکانیسم‌ها باعث انحطاط نورون‌های انسانی در هنگام آسیب مکانیکی در سه بعدی می‌شوند. (3) اساس تفاوت در حساسیت آسیب بین زیرگروه های مختلف عصبی ناشناخته باقی مانده است، و (4) هیچ وسیله ای برای انجام صفحه نمایش در مقیاس بزرگ برای شناسایی قوی ترین رویکردها برای کاهش TBI وجود ندارد.

بررسی تغییرات پاتولوژیک در ارگانوئیدهای آسیب دیده

در این مطالعه، جاشوا برلیند از آزمایشگاه سلول‌های بنیادی USC در جاستین ایچیدا، از سلول‌های بنیادی مشتق از بیمار انسانی برای رشد ساختارهای ابتدایی مغز موسوم به ارگانوئیدها در آزمایشگاه استفاده کردند. آنها سپس این ارگانوئیدها را با امواج فراصوت با شدت بالا زخمی کردند. ارگانوئیدهای آسیب دیده برخی از ویژگی‌های مشابهی را که در بیماران TBI دیده می‌شود، از جمله مرگ سلول‌های عصبی و تغییرات پاتولوژیک در پروتئین‌های تاو و همچنین در پروتئینی به نام TDP-43 نشان دادند. دانشمندان دریافتند که تغییرات پاتولوژیک در TDP-43 در ارگانوئیدهای مشتق شده از بیماران مبتلا به ALS یا زوال عقل فرونتوتمپورال شایع‌تر است و سلول‌های عصبی آنها را مشکوک‌تر به اختلال عملکرد و مرگ پس از آسیب می‌کند. این نشان می دهد که TBI ممکن است خطر ابتلا به این بیماری ها را برای بیماران دارای استعداد ژنتیکی افزایش دهد. بدترین آسیب‌ها توسط سلول‌های عصبی متحمل شدند که اطلاعات مشترکی به نام نورون‌های تحریک‌کننده در لایه‌های عمیق ارگانوئیدها به اشتراک می‌گذارند.

راه محافظت از نورون‌ها

در جستجوی راه‌هایی برای محافظت از این نورون‌ها در برابر اثرات TBI، دانشمندان ژنی به نام KCNJ2 را شناسایی کردند که حاوی دستورالعمل‌هایی برای ساخت کانال‌هایی است که به طور انتخابی به پتاسیم اجازه عبور از غشای سلولی را می‌دهد و به انقباض و آرامش عضلات کمک می‌کند. مهار این ژن اثر محافظتی بر ارگانوئیدهای مشتق شده از بیماران مبتلا به ALS و بدون ALS و همچنین بر روی موش‌ها به دنبال TBI داشت. ایچیدا، دانشیار بنیاد جان داگلاس فرنچ آلزایمر در زیست شناسی سلول‌های بنیادی و پزشکی بازساختی در USC و محقق اصلی در مرکز احیا کننده Eli and Edythe Broad می‌گوید: هدف قرار دادن KCNJ2 ممکن است مرگ سلول‌های عصبی را پس از TBI کاهش دهد. تحقیقات پزشکی و سلول‌های بنیادی در USC. "این می‌تواند به عنوان یک درمان پس از آسیب یا به عنوان یک پیشگیری کننده برای ورزشکاران و سایر افراد در معرض خطر بالای TBI باشد."

پایان مطلب/.