به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، با توجه به محدودیت‌های دیالیز، کمبود کلیه‌ها برای پیوند و عدم وجود گزینه‌های درمانی دیگر، راه‌حل‌های جدید برای درمان مرحله نهایی بیماری کلیوی از اولویت بالایی برخوردار است. در چند سال گذشته، با اولین گزارش‌ها از تمایز مستقیم سلول‌های بنیادی پرتوان موش و انسان به انواع متمایز پیش‌ساز کلیه، شاهد پیشرفت‌های مهمی بوده‌ایم. بنابراین بهبود پروتکل تولید سلول‌های کلیوی عملکردی در محیط آزمایشگاه از اهمیت بالایی برخورداراست. زیرا در روند تکوین کلیه سلول‌های پیش ساز نفرون (NPCs) خود تجدید می‌شوند و به نفرون‌ها، واحدهای عملکردی کلیه تمایز می‌یابند. در مطالعه ای که در Cell Stem Cell منتشر شد، دانشمندان USC پیشرفت قابل توجهی در کشت سلول‌های پیش ساز نفرون (NPCs) گزارش کردند، سلول‌هایی که قرار است سیستم فیلتراسیون کلیه، نفرون‌ها را تشکیل دهند.NPC ها برای درک تکوین کلیه، مدل سازی بیماری‌ها و کشف درمان‌های جدید، نوید بسیار زیادی دارند. زیرا سلول‌های کلیه مشتق از سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی (hPSC-KCs) پتانسیل مهمی برای مدل سازی و بازسازی بیماری دارند. ژونگ وی لی، استادیار پزشکی و زیست شناسی سلول‌های بنیادی و پزشکی بازساختی، گفت: با افزایش توانایی خود برای رشد NPC از سلول‌های بنیادی انسانی، راه جدیدی برای درک و مبارزه با بیماری‌های مادرزادی کلیه و سرطان ایجاد می‌کنیم.

بررسی تکوین کلیه در آزمایشگاه

هر دو سلول‌های بنیادی تمایز نیافته و سلول‌های سوماتیک تمایز نهایی اپیتلیوم را تشکیل می‌دهند. اینها می‌توانند برای ایجاد محورهایی برای تمایز در جنین، یا ایفای نقش‌های مانع و حمل و نقل در اندام‌های بالغ مانند کلیه عمل کنند. کشت سلولی سه بعدی (3 بعدی) در شرایط آزمایشگاهی ابزاری قدرتمند برای بررسی مورفوژنز، فیزیولوژی و بیماری اپیتلیال است که به راحتی برای بازرسی میکروسکوپی، درمان شیمیایی و دستکاری تجربی قابل دسترسی است. برای مثال، مطالعات رده‌های سلولی اپیتلیال مانند سلول‌های کلیه سگ (MDCK)، قطبیت و مسیرهای آپوپتوز را نشان داده‌اند که به طور مکانیکی در تشکیل لومن نقش دارند. رده‌های سلولی اپیتلیال معمولی، با این حال، محدود به دودمان هستند و فاقد تنوع ژنتیکی هستند. در نتیجه، ساختارهای سه بعدی که به وجود می‌آیند نسبتا ساده هستند و انجام مقایسه کنترل شده اپیتلیوم‌های مختلف با زمینه ژنتیکی یکسان، یا همان اپیتلیوم با زمینه‌های ژنتیکی متفاوت، چالش برانگیز بوده است. علی‌رغم این محدودیت‌ها، علاقه به ریزمحیط سلولی و سیستم‌های کشت سه‌بعدی به‌ویژه برای کاربردهای سلول‌های بنیادی به طور پیوسته در حال افزایش است. نیاز قابل توجهی به پلتفرم‌های کشت سلولی با تنوع ژنتیکی وجود دارد که به طور دقیق عملکرد اپیتلیال بافت خاص را بازسازی می‌کنند، به‌ویژه در انسان‌هایی که سم‌شناسی گونه‌های خاص و پاتوفیزیولوژی بیماری از اهمیت بیوپزشکی مهمی برخوردار است.

بررسی درک نفروژنز پستانداران

کلیه‌های جفت شده اندام‌های مرکزی هموستاز سیستم‌های بدن ما هستند. حدود 180 لیتر خون در روز توسط کلیه‌ها فیلتر می‌شود که حدود 20 درصد برون ده قلبی را تشکیل می‌دهد. فیلتر کردن مواد زائد متابولیک را حذف می‌کند و عملکرد کلیه آب، نمک و pH را برای حفظ تعادل هموستاتیک مایعات بافتی تنظیم می‌کند. واحد اصلی عملکرد کلیه نفرون است. در موش، حدود 14000 نفرون در یک دوره 10 روزه تا اوایل زندگی نوزادی تشکیل می‌شود، در حالی که جنین انسان تولید نفرون بالغ را در یک دوره 32 هفته ای که قبل از تولد کامل شده است را تشکیل می‌دهد. این بررسی درک فعلی ما از نفروژنز پستانداران را درخصوص تولید انواع سلول‌های کمک کننده و فرآیندهای تنظیمی در حال پیشبرد تکوین مورد بحث قرار می‌دهد. یک چارچوب مفهومی تکاملی برای کلیه موش پدید آمده است. این چارچوب اکنون مطالعات توسعه کلیه انسان را هدایت می‌کند که تا حدی توسط سیستم‌های آزمایشگاهی نفروژنز سلول‌های بنیادی پرتوان انجام می‌شود. هدف آینده نزدیک، ترجمه پایگاه دانش توسعه ما به مهندسی مولد ساختارهای جدید کلیه برای پزشکی احیا کننده خواهد بود.

مزایای اصلی این پروتکل  بهبود یافته

این پروتکل  بهبود یافته رشد پایدار NPCهای موش و انسان را در قالب دو بعدی ساده امکان پذیر می‌کند. این نشان دهنده یک پیشرفت بزرگ نسبت به سیستم سه بعدی قبلی است که نه تنها دست و پا گیرتر بود، بلکه توانایی انجام ویرایش ژنوم روی سلول‌ها را نیز محدود می‌کرد. این پروتکل  همچنین گسترش NPC های القایی (iNPC) از سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی را امکان پذیر می‌کند. این iNPC ها بسیار شبیه NPC های انسان هستند. با این رویکرد، iNPC ها را می‌توان از هر فردی که با یک نمونه برداری ساده از خون یا پوست شروع می‌شود، تولید کرد. این رویکرد ایجاد مدل‌های بیماری کلیوی خاص بیمار را تسهیل می‌کند و تلاش‌ها برای شناسایی داروهای هدفمند نفرون را افزایش می‌دهد. علاوه بر این، این پروتکل  به اندازه کافی قدرتمند است که یک نوع متمایز از سلول‌های کلیه که به نام پودوسیت شناخته می‌شود را مجدداً به حالت NPC مانند برنامه ریزی کند.

شیوه مطالعاتی و نتایج کسب شده

این مطالعه راه بهبود یافته‌ای را برای رشد سلول‌هایی معرفی می‌کند که باعث ایجاد سیستم فیلتراسیون کلیه می‌شوند. دانشمندان با نشان دادن کاربردهای عملی پیشرفت خود، ویرایش ژنومNPCها را برای غربالگری ژن‌های مرتبط با رشد و بیماری کلیه انجام دادند. این غربالگری ژن‌هایی را که قبلاً دخیل بودند و همچنین نامزدهای جدید را شناسایی کرد. در یک نمایش بیشتر، دانشمندان جهش های ژنتیکی مسئول بیماری کلیه پلی کیستیک (PKD) را درNPC ها معرفی کردند. اینNPCها به ساختارهای کوچک کلیه، معروف به ارگانوئیدها، که کیست‌ها را نشان می‌دهند - که علامت مشخصه PKD است، توسعه یافتند. سپس این تیم از ارگانوئیدها برای غربالگری ترکیبات دارویی مانندی که تشکیل کیست را مهار می‌کنند، استفاده کردند.

گام بعدی ساخت کلیه‌های مصنوعی است

لی می‌گوید: «این پیشرفت پتانسیلی برای پیشرفت تحقیقات کلیه به روش‌های حیاتی دارد - از تسریع در کشف دارو گرفته تا کشف زمینه‌های ژنتیکی رشد کلیه، بیماری و سرطان.» مهمتر از همه، این شرکت همچنین منابع NPCها را به عنوان بلوک‌های ساختمانی حیاتی برای ساخت کلیه‌های مصنوعی برای درمان جایگزینی کلیه فراهم می‌کند.

پایان مطلب/.