به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، هنگامی‌که رالدا نهمه، زیست‌شناس سلولی و عصب‌شناس، برای اولین بار آزمایشگاه خود را در مرکز تحقیقات روانپزشکی استنلی در موسسه Broad MIT در سال 2018 راه‌اندازی کرد، متوجه شکافی در این زمینه شد. او که در رشد سلول‌های بنیادی در آزمایشگاه، تبدیل آن‌ها به نورون‌ها و استفاده از آن سلول‌ها برای مطالعه اثرات جهش‌های ژنتیکی مرتبط با اسکیزوفرنی مهارت داشت، به زودی متوجه شد که برای درک واقعی پیچیدگی بیماری‌های انسانی، باید تعداد زیادی سلول از بسیاری از افراد با یا بدون بیماری و با زمینه‌های ژنتیکی متفاوت را مطالعه کند. برای رسیدن به این هدف، نهمه و آزمایشگاهش منبع سلول‌های بنیادی مرکز استانلی را تأسیس کردند. سلول‌های خون یا پوست اهداکنندگان را می‌توان با پروتئین‌های خاصی تحت درمان قرار داد تا آن‌ها را به سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) تبدیل کند، که سپس تیم نهمه آن‌ها را به هر نوع سلولی در بدن انسان تمایز می‌دهد که همگی دارای ساختار ژنتیکی اهداکننده هستند.( از جمله انواع ژن عامل هر بیماری ایجادکننده در اهدا کننده.) در حال حاضر، این منبع دارای خطوط سلولی منجمد از حدود 1000 اهداکننده با طیف وسیعی از تشخیص‌ها و پیشینه‌های اجدادی است که دانشمندان می‌توانند از آن‌ها برای تولید انواع سلولی استفاده کنند که با تمایل بیشتری به مدل‌سازی بیماری‌های انسانی نسبت به خطوط سلولی حیوانی می‌پردازند. نکته مهم این است که در مورد اینکه چرا این مدل‌ها برای مطالعه شرایط روانپزشکی مفید هستند، و در واقع چرا iPSCها برای مطالعه شرایط روانپزشکی مفید هستند؟

پیش زمینه

برای اختلالات روانپزشکی، دسترسی به سلول‌های زنده انسانی که می‌توان آن‌ها را در ظرف دستکاری کرد، حیاتی است. مؤلفه انسانی مهم است زیرا باید چشم انداز ژنتیکی را در نظر گرفته شود. در یک موش، ما می‌توانیم بیان یک ژن خاص را دستکاری کنیم، اما معمولاً بیان صدها یا هزاران ژن را در یک زمان دستکاری نمی‌کنیم. اما سلول‌های انسانی شامل آن زمینه ژنتیکی است که واقعاً می‌تواند بر بیماری تأثیر بگذارد. و در حالی که بافت مغز انسان ارزشمند است، ما اغلب در طی مراحل خاصی از رشد، دسترسی محدودی به بافت مغز پس از مرگ داریم و نمی‌توانیم بافت پس از مرگ را با داروها یا اختلالات ژنتیکی درمان کنیم و نحوه واکنش سلول‌ها را مطالعه کنیم. البته سلول‌های بنیادی کامل نیستند و به دلیل کشت، مشکلاتی وجود دارد.

این آزمایشگاه سعی دارد با این سلول‌ها به چه نوع سؤالاتی پاسخ دهد؟

نهمه می‌گوید": ما بسیاری از مطالعات مختلف در حال انجام داریم که به چگونگی پاسخ سلول‌های افراد مختلف به اختلالات دارویی مانند داروهای ضد روان پریشی می‌پردازند. ما می‌دانیم که افراد مختلف به روش‌های مختلف به یک دارو پاسخ می‌دهند، اما همیشه نمی‌دانیم چرا. در آزمایشگاه، ما می‌توانیم آستروسیت‌ها و نورون‌های بیماران مبتلا به اسکیزوفرنی را با داروهای مختلف درمان کنیم و ببینیم که سلول‌ها چگونه در سطح مولکولی پاسخ می‌دهند. ما شروع به مشاهده برخی تفاوت‌های واقعا جالب در سلول‌ها بعد از اختلالات خاص کرده ایم. در همکاری با آن کارپنتر و سومیا ریچاودهری ، ما مورفولوژی سلولی را در رده‌های سلولی iPS که از تقریباً 300 نفر مشتق شده‌اند، بررسی کردیم و توانستیم ویژگی‌های مورفولوژی سلولی را که با انواع ژنتیکی خاص مرتبط هستند شناسایی کنیم. در مطالعه بعدی، ما رویکرد مشابهی را برای نورون‌ها، آستروسیت‌ها و سلول‌های پیش‌ساز عصبی به کار می‌بریم تا به روشی بی‌طرفانه شناسایی کنیم که چگونه مورفولوژی سلولی تحت تأثیر وجود گونه‌های ژنتیکی خاص قرار می‌گیرد." برنامه‌های ممکن تقریبا بی حد و حصر هستند. هرچه انواع داده‌های بیشتری تولید و در آزمایشگاه‌های مختلف ادغام شود، منبع قدرتمندتری خواهد بود.

آیا انواع سلولی  خاصی وجود دارد  که منتظر آن‌ها باشیم؟

آستروسیت‌ها نوعی سلول هستند که به وفور در مغز وجود دارند و عملکردهای مختلفی دارند. آن‌ها با نورون‌ها تعامل دارند و بسیاری از ژن‌هایی که برای این فعل و انفعالات حیاتی هستند، در بسیاری از اختلالات عصبی رشدی و عصبی روانپزشکی نقش دارند. بنابراین در همکاری با آزمایشگاه لیندی بارت در مرکز استنلی، روشی را برای ساخت آستروسیت‌ها ایجاد شد که بسیار مقیاس پذیر است. اکنون می‌توان آن‌ها را در  مدت یک ماه ساخت، پروسه‌ایی که قبلاً شش ماه وقت می‌گرفت. ما حتی می‌توانیم آن‌ها را با نورون‌های انسانی رشد داد. برای مدتی، در کل این پروسه از آستروسیت‌های جوندگان در کشت همزمان با نورون‌های انسانی استفاده می‌شد ، اما نورون‌های انسانی واقعاً به حضور آستروسیت‌ها برای عملکردی شدن نیاز دارند. یافتن راهی برای دور زدن این موضوع، بسیاری از رویکردهای هیجان‌انگیز را ممکن می‌سازد که در آن‌ها می‌توان ژن‌ها و برنامه‌های سلولی را در آستروسیت‌ها دستکاری کرد و این سوال را پرسید که تأثیر آن بر نورون‌ها چیست. توانایی دستکاری این زیست شناسی در زمینه مرتبط با بیماری واقعا مفید است.

چرا تنوع ژنتیکی در این سلول‌ها بسیار مهم است؟

نهمه  افزود: " اول، مهم است که بدانیم نه تنها سلول‌های مردان، بلکه سلول‌های زنان نیز  باید مورد مطالعه قرار گیرند. برای مدتی، بسیاری از افراد در زمینه سلول‌های بنیادی تنها بر استفاده از سلول‌هایی که از مردان سفیدپوست مشتق شده‌اند برای همگن‌تر کردن گروه تمرکز می‌کردند. اما وقتی تنها روی مردان سفیدپوست تمرکز شود، بخش بزرگی از زیست شناسی را از دست می‌دهیم. دوم، برای هدایت اکتشافات علمی، بسیار مهم است که تا آنجا که ممکن است انواع مختلفی را در ژن‌های مختلف ثبت کرد. برخی از انواع به روشی متفاوت در جمعیت‌های اجدادی مختلف نشان داده می‌شوند. برخی اصلاً در یک جمعیت وجود ندارند، اما در جمعیت دیگری هستند. ما همچنین می‌دانیم که اصل و نسب ژنتیکی می‌تواند با تأثیر بر تمایز و سایر فنوتیپ‌های سلولی، بر چگونگی ساخت سلول‌های بنیادی از جمعیت‌های مختلف تأثیر بگذارد. در نهایت، می‌دانیم که بیشتر آزمایشات بالینی در ایالات متحده یا اروپا انجام می‌شود. در نتیجه، مطالعات ایمنی و سمیت دارو اغلب برای جمعیت‌های ایالات متحده و اروپا انجام می‌شود و جمعیت‌های خارج از این قاره‌ها اغلب به طور کامل در نظر گرفته نمی‌شوند. انجام کارآزمایی‌های بالینی برای هر دارو در بسیاری از کشورهای مختلف به دلایل هزینه غیرممکن است، اما می‌توان از هر فردی در هر کجای دنیا سلول گرفت، سلول‌های بنیادی ساخت و سپس سعی کرد ببیند که چگونه به داروها پاسخ می‌دهند. این می‌تواند یک تغییر بازی برای بسیاری از این داروها و جمعیت‌های بعدی باشد."

در 10 سال آینده چه چیزی را از این پروژه خواهیم دید؟

نهمه  در آخر گفت": ما به مدل‌های بهتری از شرایط روانپزشکی نیاز داریم که از حجم زیادی از داده‌هایی که اکنون از نمایه‌سازی مغزهای پس از مرگ در اختیار داریم،  به دست می آید. به‌عنوان مثال، نسل بعدی مدل‌های مبتنی بر سلول‌های بنیادی بهتر را با افزایش وفاداری به پروفایل‌های in vivo آگاه کند. برای انجام این کار، ما نیاز به دسترسی به رده‌های سلولی بیشتری از جمعیت‌های مختلف داریم که کیفیت کنترل شده، فهرست بندی شده و در دسترس جامعه باشد. من فکر می‌کنم نقش واقعاً مهمی از سوی آژانس‌های تأمین مالی برای تشویق استفاده از خطوط سلولی مختلف و تأمین مالی این نوع کار، که برای بسیاری از آزمایشگاه‌ها گران و غیرممکن است، وجود دارد. اما من همچنین فکر می‌کنم می‌توانیم این نوع کار را در دسترس‌تر کنیم. به طور واقع بینانه، برای بسیاری از آزمایشگاه‌ها کار کردن با صد خط سلول در یک زمان دشوار است. اما می‌توانیم دهکده‌های سلول‌های بنیادی بسازیم و آن‌ها را منجمد کنیم، و سپس مردم می‌توانند فقط با یک ویال کار کنند. کار بسیار شبیه کار با تنها یک خط سلولی است، با این تفاوت که آن‌ها به صد خط سلول دسترسی خواهند داشت. ما با سلول‌های افراد زیادی کار می‌کنیم، از جمله بسیاری از بیمارانی که به این اختلالات ناتوان‌کننده و خانواده‌هایشان مبتلا هستند. کار کردن با این منبع یک امتیاز باورنکردنی است و من بسیار خوش شانس هستم که می‌توانم به محققان کمک کنم از آن برای پرسیدن سوالات جالب استفاده کنند."

پایان مطلب./