به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، مطالعه مشخصات مولکولی سرنوشت سلولی جنین انسان ضروری است ولی با توجه به چالش اخلاقی و محدودیت‌های کار با جنین انسانی، سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی (PSCs) و مدل‌های جنینی می‌توانند ابزار ارزشمندی در این خصوص باشند. در همین راستا مطالعه‌ای که توسط موسسه سیستم‌های زنده دانشگاه اکستر انجام شد نشان داد که چگونه سلول‌های جنین اولیه بین کمک به جنین یا کیسه زرده تصمیم می‌گیرند. این مقاله با عنوان «مدل‌های مبتنی بر سلول‌های بنیادی پرتوان naïve  انسانی، مشخصات دودمان هیپوبلاست انسانی وابسته به FGF را مشخص می‌کند» یافته‌های این مطالعه در Cell Stem Cell منتشر شده است.

فرایند تکوین جنین

در آغاز جنین زایی اولیه انسان، یک زیگوت بارور شده تحت تقسیم سلولی مداوم، تنوع سلولی و سازماندهی فضایی قرار می‌گیرد تا یک ساختار کروی توخالی به نام بلاستوسیست را تشکیل دهد. بلاستوسیست از سه دودمان اصلی تشکیل شده است: اپی بلاست، تروفکتودرم، و هیپوبلاست (همچنین به عنوان آندودرم اولیه شناخته می‌شود)، که به ترتیب به جنین مناسب، جفت و کیسه زرده تبدیل می‌شوند. مطالعات روی موش‌ها مدلی از جداسازی دودمان متوالی را در طول جنین زایی قبل از لانه گزینی ایجاد کرده است. این با اولین جداسازی دودمان شروع می‌شود، که تروفکتودرم خارج جنینی را از توده سلولی داخلی (ICM) جدا می‌کند، پس از آن تصمیم سرنوشت دودویی دوم زمانی که ICM به اپی بلاست ساده و هیپوبلاست تبدیل می‌شود. مشاهدات مورفولوژیکی، رنگ‌آمیزی ایمنی و پیشرفت‌های اخیر در تجزیه و تحلیل رونویسی تک سلولی جنین‌های انسانی نشان می‌دهد که مدل جداسازی دودمان متوالی به طور گسترده در انسان وجود دارد. جداسازی تروفکتودرم در انسان حدود روز 4 پس از لقاح (4 dpf) در مورولا شروع می‌شود و به دنبال آن جداسازی دودمان هیپوبلاست در حدود 6-7 dpf در ICM بلاستوسیت‌ها انجام می‌شود. مطالعات تطبیقی گونه‌ها، هم ویژگی‌های حفاظت‌شده و هم ویژگی‌های خاص انسان را از مشخصات دودمان نشان داده‌اند. با این حال، به دلیل دسترسی محدود به جنین انسان، رویکردهای قابل اجرا، و ملاحظات اخلاقی، دانش مکانیسم‌های نظارتی کنترل کننده جداسازی دودمان هیپوبلاست انسانی دشوار است. بنابراین با توجه به اینکه مشتقات هیپوبلاست نقش مهمی در حمایت و الگوبرداری از جنین نخستی دارند، درک چگونگی ظهور و پیشرفت این دودمان حیاتی است.

اهمیت سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی (PSCs) و مدل‌های جنینی

سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی (PSCs) و مدل‌های جنینی می‌توانند ابزار ارزشمندی برای مطالعه مشخصات سرنوشت سلولی باشند. PSCهای  Naïveانسان شباهت زیادی به اپی بلاست در بلاستوسیست های 6-7 dpf نشان می‌دهند. ما دریافتیم که PSCهای Naïve انسان در PXGL18 نگهداری می‌شوند. در مقایسه با سلول‌های بنیادی جنینی موش (ESC)، محیط‌ها درجه بیشتری از انعطاف‌پذیری تکوینی خود را حفظ می‌کنند. مهار MEK/ERK (PD0325901)، همراه با مهار سیگنالینگ Activin/Nodal (A83-01) به PSCهای Naïve را قادر می‌سازد تا با تروفکتودرم تمایز پیدا کنند. مسیرهای سیگنال دهی درگیر در مشخصات تروفکتودرم در شرایط آزمایشگاهی شرح داده شده است، ولی مسیر تمایز PSC به هیپوبلاست به درستی مشخص نشده است. علاوه بر این، یک سوال کلیدی باقی می‌ماند که چگونه فرآیند تمایز آزمایشگاهی به رشد دودمان هیپوبلاست در جنین مربوط می‌شود. در اینجا، ما مسیر تمایز PSC به هیپوبلاست در شرایط آزمایشگاهی را مشخص کرده و آن را با جداسازی دودمان جنینی مقایسه می‌کنیم. ما همچنین نقش سیگنال‌دهی فاکتور رشد فیبروبلاست (FGF) را بررسی می‌کنیم، که برای مشخصات هیپوبلاست در موش حیاتی است، اما قبلاً پیشنهاد شده بود که در انسان اهمیت کمتری دارد.

اهمیت مشخص کردن یک سیگنال حیاتی

درک این تصمیم مهم است زیرا کیسه زرده برای رشد بعدی در رحم ضروری است. تولید تعداد مناسب سلول‌های تشکیل دهنده کیسه زرده ممکن است برای درمان ناباروری با استفاده از جنین‌های لقاح آزمایشگاهی (IVF) حیاتی باشد. تحقیقات محدودی را می‌توان مستقیماً روی جنین انسان انجام داد. بنابراین، تیم تحقیقاتی که شامل دانشگاه ادینبورگ می‌شد، از سلول‌های بنیادی ساده‌ای استفاده کردند که قادر به ساخت تمام انواع سلول‌ها و ساختارهای جنین اولیه هستند. آن‌ها مدل‌های سلول‌های بنیادی را برای مطالعه شکل‌گیری پایه‌گذاران کیسه زرده به نام هیپوبلاست طراحی کردند. مشخص کردن یک سیگنال حیاتی کشف کلیدی است که در یک بازه زمانی کوتاه، کمتر از یک روز، برای تحریک سلول‌ها به هیپوبلاست عمل می‌کند. سیگنال پروتئینی به نام فاکتور رشد فیبروبلاست است که در جنین ساخته می‌شود. مطالعات قبلی اهمیت این سیگنال را در جنین انسان از دست داده بود. یافته‌های جدید نشان می‌دهد که فرآیندهای اولیه تشکیل جنین و بافت‌های حمایت کننده آن برای انسان و سایر پستانداران مشابه است.

درباره مطالعه

هیپوبلاست یک بافت خارج جنینی ضروری است که در توده سلولی داخلی بلاستوسیست کنار گذاشته شده است. تحقیق روی جنین انسان چالش برانگیز است. بنابراین، مدل‌های سلول‌های بنیادی که تمایز هیپوبلاست را بازتولید می‌کنند، جایگزین‌های ارزشمندی را ارائه می‌دهند. ما در اینجا نشان می‌دهیم که تمایز سلول‌های بنیادی پرتوان ساده انسان (PSC) به هیپوبلاست از طریق بازگشت به حالت انتقالی شبیه ICM انجام می‌شود که از آن هیپوبلاست مطابق با مسیر در بلاستوسیست‌های انسانی ظاهر می‌شود. ما پنجره‌ای را شناسایی کردیم که سیگنال‌دهی فاکتور رشد فیبروبلاست (FGF) برای مشخصات هیپوبلاست حیاتی است. بررسی مجدد سیگنال دهی FGF در جنین انسان نشان داد که مهار در بلاستوسیست اولیه تشکیل هیپوبلاست را سرکوب می‌کند. در شرایط آزمایشگاهی، القای هیپوبلاست به طور هم افزایی با محدود کردن سرنوشت تروفکتودرم و اپی بلاست افزایش می‌یابد. این یافته گزارش‌های قبلی را بازبینی می‌کند و یک حفاظت در مشخصات نسب بین موش و انسان ایجاد می‌کند. به طور کلی، این مطالعه کاربرد مدل‌های مبتنی بر PSC Naiveانسان را در روشن کردن ویژگی‌های مکانیکی جنین‌زایی اولیه انسان نشان می‌دهد.

قدرت مدل‌های مبتنی بر سلول‌های بنیادی

دکتر Ge Guo، نویسنده اصلی موسسه سیستم زندگی دانشگاه اکستر، گفت: "یافته‌های ما بینش‌هایی را در مورد چگونگی شکل گیری نسبت صحیح انواع سلول‌های مختلف در جنین اولیه انسان ارائه می‌دهد. امیدواریم تحقیقات ما در آینده برای درمان ناباروری مفید باشد. پروفسور آستین اسمیت، مدیر مؤسسه سیستم‌های زنده دانشگاه اکستر، گفت: "این مطالعه قدرت مدل‌های مبتنی بر سلول‌های بنیادی را برای آشکار کردن چگونگی شروع رشد جنین انسان نشان می‌دهد. این نقطه عطف مهمی در تحقیقات سلول‌های بنیادی و جنین است. زیرا مدل‌ها، چارچوبی برای تحقیقات آینده در مورد رشد اولیه جنین انسان فراهم می‌کنند." این اثر با همکاری پروفسور جنیفر نیکولز در دانشگاه ادینبورگ انجام شده است.

پایان مطلب/.