به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان،پاسخ سوالاتی مثل اینکه قلب شما چگونه شکل گرفت؟ چه چیزی باعث شد اولین ضربان قلب شما شروع شود؟ تا به امروز، مکانیسم‌های تکوین قلب انسان مبهم باقی مانده است. محققان می‌دانند که قلب اولین عضوی است که در جنین انسان در حال رشد به طور کامل عمل می‌کند. عملکرد قلب به عنوان یک لوله ساده شروع می‌شود که در هفته چهارم بارداری شروع به پمپاژ خون می‌کند. در هفته نهم، قلب به طور کامل تشکیل می‌شود. قلب برای رشد اولیه  جنین حیاتی است زیرا مواد مغذی ضروری را در سراسر جنین در حال رشد فراهم می‌کند. اما به دلیل شکل گیری زودهنگام، قلب برای مدت طولانی در معرض موادی مانند داروها یا آلاینده‌ها است که یک فرد باردار ممکن است با آنها تماس داشته باشد. این ممکن است دلیل اصلی این باشد که چرا بیماری قلبی مادرزادی شایع‌ترین نوع نقص مادرزادی در افراد است که در بیش از 1 در 100 تولد در سراسر جهان رخ می‌دهد.

 تعریف ارگانوئید

ارگانوئیدها سیستم‌‎های کشت سلولی سه بعدی هستند که می‌توان آنها را "ارگان‌های کوچک" یا شبه اندام نامید زیرا برخی از ویژگی‌های کلیدی چون تنوع چند سلولی و حتی عملکردی اندام‌های واقعی را تقلید می‌کنند. به بیانی دیگر اصطلاح ارگانوئید به کشت سه بعدی از انواع سلول‌های مختلف مشتق شده از ریزنمونه‌های بافتی، تومورها، سلول‌های بنیادی یا سایر سلول‌های پیش ساز اشاره دارد که تحت شرایط کنترل شده خود سازماندهی می‌شوند و به انواع سلول‌های عملکردی تمایز می‌یابند تا پیچیدگی، آناتومی و فیزیولوژی یک اندام را به دست آورند.

بررسی نقایص مادرزادی قلب

به طور سنتی، دانشمندان از مدل‌های حیوانی و سلولی برای مطالعه رشد و بیماری قلبی استفاده می‌کردند. با این حال، تا حدودی محققان نتوانسته‌اند درمانی برای بیماری‌های مادرزادی قلبی ایجاد کنند، زیرا این مدل‌ها قادر به درک پیچیدگی قلب انسان نیستند. با توجه به محدودیت های اخلاقی، استفاده از جنین انسان برای این مطالعات قابل بحث نیست. برای کمک به محققان در مطالعه رشد قلب و عوارض در بارداری، تیم مهندسین زیست پزشکی و دانشمندان قلب و عروق ما چندین سال گذشته را صرف تلاش برای ایجاد قلب‌های کوچک انسان در آزمایشگاه کرده اند.

تولید ارگانوئیدهای قلب انسان از سلول‌های بنیادی پرتوان

ارگانوئیدها ساختارهای سلولی سه بعدی پیچیده ای هستند که جنبه‌های مهمی از ساختار و عملکرد یک اندام خاص را در بدن شما تکرار می‌کنند. در حالی که ارگانوئیدها (هنوز) اندام‌های کاملاً مصنوعی و فعال نیستند، اما هنوز هم قدرت زیادی برای تقلید جنبه‌های کلیدی فیزیولوژی و بیماری در آزمایشگاه دارند. در همین راستا ما ارگانوئیدهای قلب خود را با استفاده از نوعی سلول به نام سلول‌های بنیادی پرتوان ساختیم. اگرچه استفاده از این سلول‌ها در تحقیقات قبلاً بحث برانگیز بود زیرا آنها در اصل از جنین انسان مشتق شده بودند، اما این دیگر جای نگرانی نیست، زیرا می‌توان آنها را از هر بزرگسالی تولید کرد. سلول‌های بنیادی پرتوان این پتانسیل را دارند که به هر نوع سلولی در بدن تبدیل شوند. این بدان معناست که سلول‌های بنیادی تقریباً در هر قسمت از بدن شما مانند سلول‌های خون یا پوست،می‌توانند به سلول‌های بنیادی خود تبدیل شوند تا قلب کوچک شما رشد کنند. با دستکاری توانایی سلول‌های بنیادی پرتوان برای تبدیل شدن به هر نوع سلولی در بدن، این سلول‌ها را هدایت کردیم تا به سلول‌های قلبی تبدیل شوند. این سلول‌ها قادر به جمع آوری خود بودند و مراحل اصلی رشد قلب انسان را در دوران بارداری تکرار می‌کردند. ارگانوئیدهای قلب ما دارای رگ‌های خونی و تمام انواع سلول‌های موجود در قلب انسان هستند، مانند سلول‌های قلبی و سلول‌های ضربان‌ساز، که به آنها برتری نسبت به مدل‌های سلولی دوبعدی می‌دهد. علاوه بر این، الکتروفیزیولوژی و بیوانرژتیک این ارگانوئیدهای قلب بسیار شبیه به قلب جنین انسان است، به گونه‌ای که مدل‌های حیوانی شبیه آن نیستند. بنابراین ارگانوئیدهای قلب ما مانند قلب یک نوزاد کوچک می تپد، در حالی که کوچکتر از یک دانه برنج است.

بارداری و تشکیل قلب جنین

یکی از حوزه‌هایی که ما با ارگانوئیدهای قلبی خود در حال بررسی آن هستیم، سلامت قلب مادر و جنین است. عوامل مادری مانند دیابت، فشار خون یا حتی افسردگی می‌توانند خطر ابتلا به بیماری قلبی را در نوزادان افزایش دهند. مطالعه شرایطی که خطر ابتلا به بیماری‌های مادرزادی قلبی را افزایش می‌دهد می‌تواند از بروز بیماری‌های قلبی عروقی در سراسر جهان پیشگیری کرده و آن را کاهش دهد. ما می‌توانیم این محیط‌های مادری را تقلید کنیم و نحوه تأثیر آن‌ها بر رشد قلب جنین را با ارگانوئیدهای قلبی شبیه‌سازی کنیم. به عنوان مثال، ما از ارگانوئیدهای قلب استفاده کردیم تا نشان دهیم که دیابت، یک بیماری بسیار رایج، خطر بیماری قلبی را در جنین افزایش می‌دهد. در مقایسه با ارگانوئیدهای قلبی که در شرایط سالم ایجاد می‌شوند، قلب‌های کوچکی که در معرض شرایط دیابتی قرار گرفته‌اند، دچار ناهنجاری‌های قلبی مانند جنین‌های انسان و نوزادان مبتلا به کاردیومیوپاتی دیابتی می‌شوند. مطالعه ما نشان داد که ناهنجاری‌های رشدی مرتبط با دیابت در قلب احتمالاً ناشی از عدم تعادل اسیدهای چرب امگا 3، بلوک‌های سازنده غشای سلولی و مولکول‌های سیگنال‌دهنده است. با این حال، مکمل‌های غذایی اسیدهای چرب امگا 3 می‌تواند تا حدی این عدم تعادل را بازگرداند و از نقایص مادرزادی قلبی ناشی از دیابت جلوگیری کند.

ایمنی دارو در دوران بارداری

داروهایی که افراد باردار مصرف می‌کنند می‌توانند اثرات سلامتی قابل توجهی بر روی والدین و جنین داشته باشند. داروهای تایید شده برای استفاده در دوران بارداری همیشه بی خطر نیستند، زیرا آزمایش کافی پیچیده است. نگرانی‌های اخلاقی کار با مواد بیولوژیکی افراد را محدود می‌کند، بنابراین محققان با مدل‌های حیوانی مواجه می‌شوند که قادر به تکرار فیزیولوژی انسانی به اندازه کافی نیستند. آزمایش داروها بر روی ارگانوئیدهای قلب انسان به محققان اجازه می‌دهد تا اثرات مضر بالقوه در دوران بارداری را بهتر بررسی و پیش بینی کنند. یک نمونه آندانسترون (Zofran)، دارویی است که معمولاً برای جلوگیری از حالت تهوع و استفراغ در دوران بارداری تجویز می شود. اگرچه با افزایش خطر ابتلا به بیماری مادرزادی قلبی مرتبط است، اما اینکه آیا باعث ایجاد این بیماری می شود، تایید نشده است.

خطرات داروها در ایجاد نقص مادرزادی قلب

ما نشان دادیم که ارگانوئیدهای قلبی در معرض اندانسترون رشد سلول‌های بطنی را مختل کرده و عملکرد آنها را مختل کرده است، مشابه آنچه در نوزادان تازه متولد شده در معرض اندانسترون دیده می‌شود. یافته‌های ما داده‌هایی را ارائه می‌دهد که ممکن است به به روز رسانی دستورالعمل‌های بالینی در مورد استفاده از دارو کمک کند. بنابراین برخی از داروها ممکن است خطر نقص مادرزادی قلب را افزایش دهند.  مثال دیگر مربوط به استفاده از داروهای ضد افسردگی در دوران بارداری است که با افزایش خطر نقص مادرزادی قلب همراه است. مهارکننده‌های انتخابی بازجذب سروتونین یا SSRIها، داروهای ضد افسردگی تجویز شده در افراد باردار، با افزایش دسترسی به سروتونین در بدن عمل می‌کنند. سروتونین یک مولکول مهم در رشد قلب است. سروتونین مادر، همراه با داروهای ضد افسردگی، به راحتی به جنین منتقل می‌شود و سطح سروتونین را در قلب در حال رشد تغییر می‌دهد.

گام بعدی مطالعه

در آینده قصد داریم ارگانوئیدهای قلبی را در معرض داروهای ضد افسردگی قرار دهیم و اثرات آنها را بر بروز نقص های مادرزادی قلب مطالعه کنیم. نتایج چنین تحقیقاتی بر روی ارگانوئیدهای قلب انسان نیز ممکن است توصیه هایی را برای جایگزینی یا استفاده مجدد دارو ارائه دهد. ارگانوئیدهای قلب این پتانسیل را دارند که به دانشمندان کمک کنند تا نحوه شکل گیری قلب انسان و چگونگی ایجاد بیماری را به طور دقیق تر مطالعه کنند. در حوزه نوآوری پزشکی، ما معتقدیم ارگانوئیدهای قلب انسان که از سلول‌های بنیادی رشد می‌کنند، نوید تولید قلب تپنده سالم تر هستند.

پایان مطلب/.