به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، روده سالم به تعامل بین سلول‌های اپیتلیال در دیواره روده و نورون‌های مجاور متکی است. مدل‌های کشت سلولی به محققان کمک می‌کند تا بفهمند این سلول‌ها چگونه برای هماهنگ کردن هضم با هم تعامل دارند. سیستم حسی روده به لطف سلول‌های اپیتلیال تخصصی که روده را می‌پوشانند و مانند حسگرهای لمسی در پوست رفتار می‌کنند. این سلول‌ها به محرک‌های مکانیکی حساس هستند و اطلاعات مربوط به "احساسات روده" را به نورون‌های روده انتقال می‌دهند. گروهی از دانشمندان در کلینیک مایو برای درک ارتباطات عصبی-اپیتلیالی که سمفونی بزرگ گوارش را هدایت می‌کنند، همکاری منحصر به فردی را ترتیب دادند و تخصص خود را در میکروسیال‌ها، تولید اندام‌ها را روی تراشه بررسی کردند.

عملکرد دستگاه گوارش (GI)

مجرای روده با محرک‌های شیمیایی و فیزیکی متنوع پر شده است. سلول‌های اپیتلیال روده این محرک‌ها را حس می‌کنند و به نورون‌های روده ای سیگنال می‌دهند که طیف وسیعی از فرآیندهای فیزیولوژیکی مورد نیاز برای عملکرد طبیعی دستگاه گوارش را هماهنگ می‌کنند. با این حال، اتصالات عصبی-اپیتلیال به خوبی حل نشده است، تا حدی به این دلیل که ابزارهایی برای هماهنگ کردن تعاملات بین این بخش‌های سلولی وجود ندارد. ما تکوین یک دستگاه میکروسیال دو محفظه ای را برای کشت همزمان نورون‌های روده با سلول‌های اپیتلیال روده توصیف می‌کنیم. این دستگاه حاوی محفظه‌های اپیتلیال و عصبی است که توسط میکرو شیارهایی به هم متصل شده اند.به عنوان مثال هضم یک عملکرد مهم دستگاه گوارش (GI) است. این فرآیند متکی بر ترشح و تحرک هماهنگ مایع در پاسخ به محرک‌های مکانیکی مجرا است. مطالعات برجسته نشان داد که تحریک مکانیکی مخاط دستگاه گوارش منجر به ترشح سروتونین (5-هیدروکسی تریپتامین، 5-HT) می‌شود، که باعث تحریک ترشح مایع و تحرک دستگاه گوارش می‌شود. سلول‌های انتروکرومافین (EC) بزرگترین جمعیت سلول‌های انترواندوکرین اپیتلیال (EE) را تشکیل می‌دهند و حاوی مقادیر زیادی سروتونین هستند. بنابراین، سلول‌های EC پیشنهاد شدند تا به عنوان حسگرهای مکانیکی اپیتلیال تخصصی عمل کنند. در واقع، این نیرو منجر به انتشار 5-HT در رده‌های سلولی نورواندوکرین نامیرا می‌شود. با این حال، مشخص نیست که آیا سلول‌های EE و EC اولیه حساس به مکانیسم هستند یا خیر، بنابراین نقش آنها در مکانوبیولوژی GI نامشخص است.

معرفی یک پلتفرم هم کشتی میکروسیال

در مطالعه‌ای که در Microsystems & Nanoengineering منتشر شده است، محققان یک پلتفرم هم کشتی میکروسیال جدید را توصیف کردند که آناتومی بافت روده را با مدل‌سازی اتصال عصبی-اپیتلیال تقلید می‌کند. این دستگاه به دانشمندان اجازه می‌دهد تا روش‌های ظریف تعامل نورون‌ها و سلول‌های اپیتلیال را مطالعه کنند. تاکنون به دلیل شرایط کشت سلولی متغیر مورد نیاز برای رشد این انواع مختلف سلولی چالش برانگیز بوده است. دیوید می‌گوید: «از بسیاری جهات، سیستم [معده‌روده‌ای] را جمع‌آوری می‌کند، زیرا بدنه‌های سلولی نورون‌ها در دیواره روده در لایه‌ای متفاوت قرار دارند و توسط کپسولی احاطه شده‌اند که محیط ریز را حفظ می‌کند و به آن آکسون‌ها اجازه می‌دهد به سمت سلول‌های اپیتلیال رشد کنند. این دستگاه که توسط الکساندر روزین، مهندس زیست پزشکی در کلینیک مایو ساخته شده است، دارای دو اتاق مجزا است که یکی از آنها ارگانوئیدهای اپیتلیال روده و دیگری نورون‌های روده را نگه می‌دارد. این مخازن توسط ریز شیارهایی از هم جدا می‌شوند که به عنوان گذرگاهی برای برآمدگی‌های عصبی نازک عمل می‌کنند و از فعل و انفعالات بین سلول‌های اپیتلیال روده و نورون‌ها پشتیبانی می‌کنند و در عین حال بدن سلولی و ریزمحیط‌های محلی را جدا نگه می دارند.

درک مکالمه میان اپیتلیال و نورون‌های روده

با استفاده از میکروسکوپ تایم لپس، محققان دریافتند که ارگانوئیدهای کولون کشت شده یک لایه اپیتلیال تشکیل می‌دهند و نورون‌های روده برآمدگی‌هایی را در سراسر ریز شیارها به اتاق مجاور ارسال می‌کنند، جایی که با سلول‌های اپیتلیال متصل می‌شوند. وجود سلول‌های اپیتلیال برای همگام‌سازی ملودی بیومولکولی و افزایش تراکم این برجستگی‌ها در سمت اپیتلیال دستگاه کافی بود. آرتور بیدر، متخصص گوارش و مهندس بیوپزشکی کلینیک مایو و از نویسندگان این مطالعه، گفت: "اپیتلیوم‌ها از محیط و فضای خود بسیار آگاه هستند." اگر اپیتلیوم در یک طرف نداشتیم، نورون‌ها به‌طور بسیار متفاوتی رشد می‌کردند. ما می‌خواهیم مکالمه‌ای که بین این دو سیستم اتفاق می‌افتد را درک کنیم.»

کشت همزمان سلول‌های اپیتلیال روده و سلول‌های عصبی

محققان با بررسی جزئیات فنی کشت همزمان سلول‌های اپیتلیال روده و سلول‌های عصبی، هدف خود را برای درک ساختار و عملکرد اتصالاتی که در آینده ایجاد می‌کنند، دارند. من پیش‌بینی می‌کنم که این دستگاه نسل اول می‌تواند برای حمایت از کشت مشترک سه نوع سلول روده و حتی بیشتر متمایزتر، تقویت شود. ماکسیم پلیکوس، زیست شناس تکوینی و سلولی در دانشگاه کالیفرنیا، ایروین، می‌گوید: این یک گام محکم به سمت اندام‌های کامل تر روی یک تراشه است که احتمالاً در سال‌های آینده به سرعت بهبود می‌یابد و پیچیده می‌شود. در این مطالعه. از آنجایی که سایر سیستم‌های حسی، از جمله چشایی، لامسه، شنوایی، بینایی و بویایی نیز به اتصالات بین نورون‌ها و سلول‌های اپیتلیال بستگی دارند، این دستگاه میکروسیال جدید نویدبخش درک انتقال حسی فراتر از روده است.

حل یک مشکل علمی پیچیده

بروک درولینر، زیست‌شناس بیوشیمیایی و مولکولی در کلینیک مایو، می‌گوید: «قرار دادن همه ما در کنار هم و اندیشیدن در مورد این چیزها، واقعاً این سؤالات را در مورد اینکه چه کارهایی می‌توانیم انجام دهیم و چگونه تخصص متفاوت ما می‌تواند این را به سطح بعدی برساند، ایجاد کرد. دقیقاً همین ارتباطات چند رشته‌ای است که هر یک از اعضای تیم با تخصص ویژه خود در یک مشکل علمی پیچیده مشارکت می‌کنند، که دانش جدیدی را برای کمک به درک چگونگی حس و واکنش بدن انسان به محرک‌های بی‌شماری که مناظر درونی و بیرونی زندگی را به هم مرتبط می‌کنند، ایجاد می‌کند.

پایان مطلب/.