به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، ارگانوئیدهای شبکیه، بافت‌های شبکیه‌ مانندی هستند که از سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی (hPSCs) مشتق شده‌اند که به طور موثر مراحل اصلی رتینوژنز انسانی را خلاصه می‌کنند. چندین پروتکل برای تولید ارگانوئیدهای شبکیه در شرایط آزمایشگاهی ایجاد شده است، با این حال پروتکل‌های کمی بر روی 1) به حداکثر رساندن کارایی تولید ارگانوئید شبکیه، 2) افزایش تکرارپذیری ارگانوئیدهای منفرد، و 3) توضیح مکانیسم‌های زیربنایی اولیه‌ترین مشخصات ارگانوئیدهای شبکیه تمرکز کرده‌اند. در همین راستا محققان دانشکده پزشکی دانشگاه ایندیانا روشی سریعتر و سازگارتر برای رشد مدل‌های کوچک شبکیه چشم انسان در آزمایشگاه طراحی کرده اند. یافته‌های آن‌ها که اخیراً در PNAS منتشر شده است، فرآیند ایجاد این «مینی شبکیه‌ها» را که به ارگانوئیدهای شبکیه نیز معروف هستند، بسیار استاندارد و ساده می‌کند، که می‌تواند تحقیقات چشمی را تسریع کند و به دانشمندان در درک بهتر بیماری‌های چشم و نحوه درمان آنها کمک کند.

ارگانوئیدهای شبکیه

ارگانوئیدهای شبکیه مشتق از سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی (hPSC)، توده‌های سلولی سه‌بعدی هستند که برای تقلید از الگوهای مکانی و زمانی شبکیه در حال رشد انسان، متمایز و خودسازمان می‌شوند. مدل‌های ارگانوئیدی شبکیه به‌ عنوان ابزاری قابل اعتماد برای مطالعه رتینوژنز انسان عمل می‌کنند، با این حال محدودیت‌ها در کارایی و تکرارپذیری پروتکل‌های تمایز ارگانوئید شبکیه، استفاده از این مدل‌ها را برای کاربردهای با کارایی بالا مانند مدل‌سازی بیماری و غربالگری دارو کاهش داده است. برای رسیدگی به این کاستی‌ها، مطالعه حاضر با هدف استاندارد کردن پروتکل‌های تمایز قبلی برای ارائه یک روش بسیار تکرارپذیر و کارآمد برای تولید ارگانوئیدهای شبکیه انجام شد. نتایج نشان داد که از طریق تنظیم اندازه و شکل ارگانوئیدها با استفاده از روش‌های تجمع مجدد سریع، ارگانوئیدهای شبکیه در مقایسه با روش‌های سنتی‌تر بسیار قابل تکرار هستند. علاوه بر این، فعال‌سازی زمان‌بندی‌شده سیگنال‌دهی BMP در سلول‌های در حال توسعه، جمعیت‌های خالص ارگانوئیدهای شبکیه را با کارایی 100 درصد از رده‌های سلولی متعددی که به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند، تولید کرد، با سرنوشت پیش‌فرض پیش‌مغز ناشی از مهار سیگنال‌دهی BMP. علاوه بر این، با توجه به توانایی هدایت سرنوشت شبکیه یا پیش‌مغز در خلوص کامل، تجزیه و تحلیل‌های mRNA-seq برای شناسایی برخی از اولین تغییرات رونویسی که در طی تعیین این دو اصل و نسب از یک اجداد مشترک رخ می‌دهند، مورد استفاده قرار گرفت. این روش‌های بهبودیافته همچنین ارگانوئیدهای شبکیه‌ای را با جدول زمانی تمایز سریع‌تری در مقایسه با روش‌های سنتی به همراه داشت. در مجموع، نتایج این مطالعه توسعه یک روش بسیار تکرارپذیر و با حداقل متغیر را برای تولید ارگانوئیدهای شبکیه مناسب برای تجزیه و تحلیل اولیه‌ترین مراحل تعیین سرنوشت سلول‌های شبکیه انسانی نشان می‌دهد.

رویکردی قدرتمند برای مطالعه چگونگی رشد شبکیه چشم انسان

دکتر جیسون اس. مایر، نویسنده ارشد این مطالعه و دانشیار، ژنتیک پزشکی و مولکولی و A. Donald Merritt محقق ژنتیک پزشکی و مولکولی در دانشکده پزشکی IU ، می‌گوید: «توانایی گرفتن سلول‌های بنیادی مشتق‌شده از اهداکنندگان انسان و سپس تولید بافت شبکیه از آنها، رویکرد بسیار قدرتمندی را برای مطالعه چگونگی رشد شبکیه چشم انسان به ما ارائه می‌دهد. علاوه بر این، زمانی که این سلول‌ها مبنای ژنتیکی برای بیماری شبکیه داشته باشند، شبکیه‌های رشد یافته در یک ظرف می‌توانند برای درک بهتر فرآیند بیماری مورد استفاده قرار گیرند و به عنوان بستری برای کشف دارو عمل کنند. مایر گفت: در گذشته، فرآیند تولید ارگانوئیدهای شبکیه بیش از حد ناکارآمد بود یا ارگانوئیدهای حاصل به لحاظ اندازه‌ها، شکل‌ها و ترکیبات مختلف بسیار ناسازگار بودند. برای استفاده در چنین مطالعاتی، مقیاس بزرگی برای مواردی مانند غربالگری دارو مورد نیاز است.  او گفت: "در این مطالعه جدید، ما به راندمان 100 درصدی تولید ارگانوئید شبکیه بین اهداکنندگان متعدد دست یافته‌ایم که هر ارگانوئید شبکیه در اندازه و شکل خود بسیار قابل تکرار است و مطالعات مقایسه‌ای را تسهیل می‌کند."

معیارهای ایجاد ارگانوئیدهای شبکیه

 در قدم اول باید دانست که اندازه ارگانوئید و تعداد سلول اولیه مهم است، دانشمندان مشاهده کردند که وقتی گروه‌بندی سلول‌های بنیادی اولیه با سلول‌های بسیار کم ساخته می‌شد، توانایی دستیابی به خلوص 100 درصد ارگانوئیدهای شبکیه را از دست می‌دهند که این خود اهمیت داشتن اندازه صحیح (1000 سلول در هر ظرف یا بیشتر) را نشان می‌دهد. در قدم دوم در نظرگرفتن معیار دوم یعنی سیگنال ویژه است، آنها همچنین یک مسیر سیگنالینگ ویژه به نام پروتئین‌های مورفوژنتیک استخوان (BMP) را فعال کردند که مانند باز کردن یک کد ژنتیکی مخفی است که به سلول‌های در حال رشد می‌گوید تبدیل به شبکیه شوند. درمعیار سوم  بحث زمان بندی همه چیز مهم است، اگرچه مطالعات قبلی برخی از عواملی را که مطالعه فعلی برای دستیابی به تکرارپذیری بالا در تولید این ارگانوئیدهای شبکیه مهم است مورد بررسی قرار داده بود، این مطالعه جدید نشان داد که دستیابی به زمان دقیق دستکاری‌های آزمایشی برای دستیابی به قابلیت تکرارپذیری تولید مینی شبکیه چشم بسیار حیاتی است.

تغییری جدید برای آینده تحقیقات چشم

دکتر جید هارکین، نویسنده اول این مطالعه و اخیراً فارغ‌التحصیل دکترا از دانشکده پزشکی IU، گفت که نتایج این مطالعه یک "تغییر بازی" برای آینده تحقیقات چشم است. هارکین گفت: «توانایی تولید ارگانوئیدهای شبکیه قابل تکرار بیشتر و با کارآیی 100 درصد - به این معنی که هر بار آن را درست انجام می‌دهیم - برای مطالعات R&D با کارایی بالا مفید خواهد بود و توسعه درمان‌ها و داروهای جدید برای بیماری‌های دژنراتیو شبکیه را سرعت می‌بخشد.

پایان مطلب/.