به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، پزشکی بازساختی به عنوان یک رشته امیدوارکننده توسعه یافته است که از سلول‌های بنیادی برای رفع محدودیت‌ها در درمآن‌های سنتی، با استفاده از تکنیک‌های نوآورانه برای بازیابی و ترمیم اندام‌ها و بافت‌های آسیب‌دیده استفاده می‌کند. یکی از این تکنیک‌ها تولید ارگانوئیدهای سه بعدی (3 بعدی) در درمان با سلول‌های بنیادی است. ارگانوئیدها سازه‌های سه بعدی هستند که شبیه ویژگی‌های ساختاری و عملکردی اندام‌های خاص هستند و از سلول‌های بنیادی یا سلول‌های پیش ساز خاص بافت تولید می‌شوند. استفاده از ارگانوئیدهای سه بعدی در مقایسه با کشت سلولی دو بعدی (2 بعدی) با پل زدن شکاف بین تحقیقات in vivo و in vitro سودمند است. 
درمآن‌های بازسازی کننده مدرن با استفاده از ارگانوئیدهای سه بعدی
پیش از این، زیست شناسی سلولی و مولکولی پایه، و همچنین فیزیولوژی، زیربنای مکانیسم‌های مسئول حفظ ساختار و عملکرد سیستم عصبی انسان تحت شرایط آزمایشگاهی با استفاده از بافت دوبعدی و کشت سلولی مورد مطالعه قرار گرفت. با این حال، این سیستم‌های مدل دوبعدی مبتنی بر رویه‌های کشت سلولی و بافتی در شرایط آزمایشگاهی، ویژگی‌های سازمانی و عملکردهای فیزیولوژیکی را نشان می‌دهند که با آنچه در داخل بدن اتفاق می‌افتند، متفاوت هستند. این به این دلیل است که آن‌ها فاقد سازماندهی ساختاری و عملکردی سه بعدی هستند که اساس ارتباطات سلولی و فیزیولوژیکی بین انواع مختلف سلول‌های عصبی را تشکیل می‌دهد. به طور سنتی از کشت سلولی تک لایه 2 بعدی در کشف دارو و طیف وسیعی از تحقیقات بالینی استفاده شده است. کشت سلولی در درجه اول بر روی یک سطح صاف شیشه‌ای یا پلاستیکی تولید می‌شود.
نقش ارگانوئیدهای سه بعدی در درمان با سلول‌های بنیادی
از زمان توسعه ارگانوئیدها، نشان داده شده است که آن‌ها در کاربرد درمان با سلول‌های بنیادی مفید هستند. از آن زمان دانشمندان از ارگانوئیدها برای مطالعه عملکرد سلول‌های بنیادی در بازسازی بافت، نگهداری، ارتباطات و مدل سازی بیماری استفاده کردند. ارگانوئیدها نمایش دقیق تری از فیزیولوژی درون تنی سیستم اندام ارائه می‌دهند و یک سیستم پایدار برای بازسازی بافت ارائه می‌دهند. آن‌ها ویژگی‌های بیولوژیکی مانند نظم فضایی، ارتباطات سلول-سلول، و فرآیندهای فیزیولوژیکی سلول‌ها را تقلید می‌کنند، در نتیجه شکاف دانش موجود بین محیط فیزیولوژیکی طبیعی و محیط آزمایشگاهی را پر می‌کنند.
ارگانوئیدها در تاریخ
زمینه سلول‌های بنیادی از زمان کشف سلول‌های بنیادی پرتوان از جنین موش در سال 1980 بسیار رونق یافته است. در دهه 1990، محققان با موفقیت توانستند سلول‌های بنیادی جنینی را از بلاستوسیست‌های انسانی جدا کرده و کشت دهند. در سال 2008، زمانی که محققان تحقیقات سلول‌های بنیادی را از 2 به 3 بعدی تغییر داد. بافت قشر مرکزی سه بعدی را از ESCها تولید کردند. بر اساس کار محققان در سال 2009 اولین نسل ارگانوئیدهای روده‌ای را توسعه دادند. از زمان کشف ارگانوئیدها در سال 2009، کار قابل توجهی از دو بعدی به ارگانوئیدهای مولد سه بعدی تغییر کرده است. مدل‌های بیماری به طور فزاینده‌ای با استفاده از ارگانوئیدها در حال توسعه هستند. تکنیک‌های درمانی جدید مبتنی بر استفاده از ارگانوئیدها توسعه یافته است.
تکنیک‌های کشت ارگانوئیدی
ارگانوئیدها را می‌توان از سلول‌های مشتق از بافت یا iPSCها تولید کرد. روش‌های مختلفی برای تکثیر ریزمحیط ارگانوئیدی ایجاد شده است که امکان رشد و توسعه ارگانوئید را فراهم می‌کند. در طول سال‌ها ارگانوئیدهای مختلفی از PSCها و ASCها با استفاده از تکنیک‌های مختلف تولید شده‌اند که شامل استفاده از بیوراکتورهای همزده، داربست‌های ماتریکس خارج سلولی، چاپ زیستی سه بعدی و استفاده از ارگانوئید بر روی یک تراشه می‌شود. 
داربست ماتریکس خارج سلولی
استفاده از داربست ماتریکس خارج سلولی روش دیگری است که برای تولید ارگانوئیدها در یک محیط مصنوعی یا طبیعی برای القای فرآیندهای بیولوژیکی مانند تکثیر بافت، سازماندهی و مهاجرت استفاده می‌شود. این روش توسط تیم Hans Clever توسعه داده شده است، به طور خلاصه ASC ها روی یک ماتریژل ECM قرار می‌گیرند و تحت شرایط کشت انتخابی نگهداری می‌شوند. استفاده از ECM با استفاده از هیدروژل یا ماتریژل همراه است. این روش ارگانوئیدهایی تولید می‌کند که از نظر ژنتیکی و فنوتیپی با ساختار ارگانوئیدهای قابل تشخیص مطابقت دارند.
کشت با استفاده از بیوراکتورها
اصل این تکنیک استفاده از کشت سوسپانسیون سلولی در یک محیط هم زده برای ایجاد ارگانوئیدها با هم زدن یا افزایش سرعت محیط به جای کشت سلول‌ها روی محیط جامد در پتری دیش‌ها است. پیکربندی‌های مختلف بیوراکتور برای تولید ارگانوئیدها با رشد کشت سلولی سوسپانسیون بر اساس هر یک از r استفاده شده است.
چاپ بیو سه بعدی
ارگانوئیدهای سه بعدی را می‌توان از طریق چاپ زیستی تولید کرد، در این تکنیک سلول‌های بنیادی برای رسوب لایه به لایه به جوهرهای زیستی بارگذاری می‌شوند تا ساختارهای سه بعدی ارگانوئیدها را تشکیل دهند. اصولاً هیدروژل‌ها عمدتاً به عنوان جوهر استفاده می‌شوند که در آن سلول‌های اولیه با محیط‌های القایی مختلف القا می‌شوند و سپس بر روی چاه‌های ترانس یا میکرو چاه‌های پرفیوژن برای القای تولید ارگانوئیدها چاپ می‌شوند. چاپ زیستی از طراحی معماری فضایی برای PSCها یا ASCها استفاده می‌کند، که امکان تشکیل ارگانوئید با دقت بالا و توان عملیاتی بالا را فراهم می‌کند. استفاده از چاپ زیستی سه بعدی مستلزم استفاده از فاکتورهای رشد، سلول‌های بنیادی و رایانه برای تولید ساختارهای سه بعدی است.
میکرو سیالات
تکنیک میکرو سیالات مبتنی بر استفاده از دستگاه‌های کشت است که امکان ساخت «ارگانوئیدهای روی یک تراشه» را فراهم می‌کند و امکان تبادل مواد مغذی را فراهم می‌کند و ریزمحیط سه بعدی را کنترل می‌کند. این تکنیک برای ایجاد محیطی ایجاد شده است که در آن انواع سلول‌های مختلف با یکدیگر تعامل دارند. با استفاده از این تکنیک، مدل دقیق تری از فعل و انفعالات میزبان و پاتوژن در مطالعه بیماری‌های عفونی امکان پذیر شده است و بنابراین درک پاتوفیزیولوژی میکروارگانیسم‌های عفونی را فراهم می‌کند.
کاربرد ارگانوئیدها در پزشکی بازساختی
سلول‌های بنیادی به عنوان یکی از اجزای مهم پزشکی بازساختی در نظر گرفته می‌شوند زیرا اجزای ساختاری و عملکردی را فراهم می‌کنند. سلول‌های بنیادی برای تولید بافت بیولوژیکی در شرایط آزمایشگاهی در پزشکی احیا کننده استفاده شده است. رشته پزشکی بازساختی با هدف بازگرداندن بافت به شکل ساختاری و عملکرد طبیعی آن پس از آسیب است. پزشکی بازساختی قبلاً بر روی الگوی جایگزینی، بازسازی و جوان‌سازی تمرکز کرده است، در حالی که به دنبال پل زدن بین پیشرفت‌های درمانی سلول‌های بنیادی و مدیریت فردی بیماری است.
نتیجه گیری و چشم اندازهای آینده
در نتیجه، استفاده از ارگانوئیدهای سه بعدی در درمان سلول‌های بنیادی، نوید قابل توجهی برای توسعه حوزه پزشکی بازساختی ارائه می‌دهد. ارگانوئیدها پایه ای موثر برای تحقیق در مورد رشد اندام، مدل سازی بیماری و شناسایی اثربخشی درمان‌های مبتنی بر سلول‌های بنیادی ارائه می‌دهند. استفاده از ارگانوئیدهای سه بعدی به محققان اجازه می‌دهد تا ویژگی‌ها و تعاملات بازسازی سلول‌های بنیادی را در محیط فیزیولوژیکی مناسب مطالعه کنند. این برای درک بهتر مکانیسم‌های بازسازی بافت و توسعه تکنیک های جدید فراهم می‌کند. استفاده از ارگانوئیدها پتانسیل غلبه بر چالش‌های تحقیقاتی متعدد در مدل سازی بیماری‌ها و پر کردن شکاف بین مطالعات پیش بالینی و کاربرد بالینی را دارد.
پایان مطلب/