به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، هدف اساسی مهندسی بافت، بازسازی یا بهبود عملکرد بافت‌ها یا اندام‌های آسیب دیده است.Cincinnati Children’s  با مطالعه جدید خود در مورد چگونگی ترمیم موفقیت آمیز روده‌های آسیب دیده در مدل جوندگان توسط بافت انسانی رشد یافته در آزمایشگاه، به دستاورد قابل توجهی در پزشکی ارگانوئید دست یافته است. این امر دهه‌ها تلاش تحقیقاتی را به آزمایش‌های بالینی برای اولین بار در انسان نزدیک‌تر می‌کند و می‌تواند به درمان‌های جدید برای بیماری‌هایی مانند بیماری کرون (CD) و کولیت اولسراتیو (UC) منجر شود. در سال 2019، هالی پولینگ، محقق نهادی در مرکز سلول‌های بنیادی و پزشکی ارگانوئیدی (CuSTOM) در کودکان سینسیناتی، شواهد میکروسکوپی را مشاهده کرد که ارگانوئیدهای مشتق شده از بافت انسان عملکرد خود را به حلقه کوچکی از روده جوندگان به شدت آسیب دیده برمی‌گردانند.

ارگانوئیدهای دستگاه گوارش

ارگانوئیدهای دستگاه گوارش یک ابزار جدید هیجان انگیز برای مدل سازی تکوین انسان، فیزیولوژی و بیماری در بافت انسان هستند. ارگانوئیدهای گوارشی مشتق شده از سلول‌های بنیادی پرتوان، متشکل از سلول‌های اپیتلیال و مزانشیمی هستند که در یک ساختار پیچیده و سه بعدی سازماندهی شده‌اند که فیزیولوژی و آناتومی میکروسکوپی دستگاه گوارش انسان (GI) را خلاصه می‌کند. اشتقاق در شرایط آزمایشگاهی ارگانوئیدهای گوارشی از اندودرم قطعی، امکان کاوش در مسیرهای پیام رسانی پیچیده مورد نیاز برای بلوغ اولیه هر اندام دستگاه گوارش را فراهم کرده است. بلوغ بیشتر فراتر از یک حالت اولیه جنینی در حال حاضر نیاز به پیوند به میزبانی با نقص ایمنی دارد. بلوغ ناشی از پیوند فرصتی را برای بررسی عملکردی مکانیسم‌های کلیدی زیربنای توسعه دستگاه گوارش انسان فراهم می‌کند. ارگانوئیدهای دستگاه گوارش همچنین می‌توانند برای مدل سازی بیماری‌های انسانی مورد استفاده قرار گیرند و در نهایت می‌توانند به عنوان پایه ای برای توسعه درمان‌های جدید و شخصی برای بیماری‌های روده انسان عمل کنند.

شیوه مطالعاتی

Poling، نویسنده اصلی، درباره مطالعه جدید منتشر شده توضیح داد: «محصول سلولی ما بسیار بیشتر از یک تکه سطحی روی آسیب روده بود. ما می‌توانیم ببینیم که سلول‌هایی که معرفی کردیم، ترمیم‌هایی را در تمام لایه‌های مهم روده، از جمله ماهیچه‌های مزانشیم و لایه سطحی محافظ داخلی یا اپیتلیوم ایجاد می‌کنند. وی ادامه داد: ما تشکیل انواع سلول‌ها را تایید کردیم که همه آنها انسانی بودند، از جمله رگ‌های خونی جدید. مناطق تعمیر شده نیز عملکرد مانع مناسبی را نشان دادند. ما می‌توانیم سلول‌ها را ببینیم که به مواد شیمیایی به روشی که باید پاسخ دهند، پاسخ می‌دهند.» علاوه بر این، محققان یک یافته مهم دیگر را کشف کردند: "ما مغز، کلیه‌ها، قلب، ریه‌ها، کبد و سایر نواحی را بررسی کردیم. برای مدت زمانی که ما ردیابی کردیم، هیچ یک از سلول‌های انسانی را در جایی که قرار نبود پیدا کردیم.»

تولید ارگانوئیدهایی از اندام‌های کلیدی

این تیم شامل جیمز ولز، محقق اصلی اولین ارگانوئید روده ای عملکردی و سه بعدی (3 بعدی) روده ای از سلول های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) بود که در یک مطالعه Nature در سال 2010 شرح داده شد. از آن زمان، Cincinnati Children's CuSTOM را ایجاد کرد، محققان عالی را به خدمت گرفت و مجموعه‌ای از موفقیت‌ها را در توسعه ارگانوئیدهای بسیاری از اندام‌های کلیدی، از جمله معده، روده بزرگ، کبد، پانکراس، کلیه و ریه‌ها منتشر کرد. در درجه اول، این بافت‌های جدید به عنوان بسترهای آزمایشی برای تحقیقات پایه برای درک علل و مکانیسم‌های بیماری و ارزیابی داروهای جدید بالقوه بدون تکیه بر مدل‌های حیوانی مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

تولید ارگانوئیدهایی با استاندارد دقیق

با این حال، از آنجایی که پیچیدگی ارگانوئیدهای روده بهبود یافته است و اکنون آنها اعصاب، سلول های ایمنی و سایر عملکردهای ضروری را در خود جای داده اند، پتانسیل زیادی برای تبدیل شدن به نوعی پیوند سلول درمانی دارند. Cincinnati Children's بیش از 10 میلیون دلار به عنوان بخشی از ابتکار عمل بالقوه ما با هم برای حمایت از تیم تحقیقاتی سرمایه گذاری کرده است. این سرمایه گذاری با سه کمک مالی به مبلغ 11 میلیون دلار از سوی بنیاد خانواده کشاورز، که به راه اندازی آزمایشگاه شتاب دهنده CuSTOM کمک کرد، افزایش یافت. این آزمایشگاه تولید ارگانوئیدهایی را رهبری می‌کند که استانداردهای دقیق GMP (GMP) مورد نیاز برای استفاده از بافت‌ها در انسان را برآورده می‌کنند.

مطالعات حیوانی

برای تعیین اینکه آیا این بافت ها می توانند اندام های واقعی را ترمیم کنند یا خیر، پس از دستیابی به موفقیت های متعدد با ارگانوئیدهای کوچک رشد یافته در ظروف آزمایشگاهی، آزمایش های مبتنی بر حیوان مورد نیاز بود. برای توسعه یک مدل جوندگان پایدار، Nambirajan Sundaram، دانشمند کارکنان در CuSTOM، و الکساندر کورتز، ساکن در آن زمان جراحی، دو سال ویرایش ژن، تکنیک‌های پیشرفته میکروسرجری و مهارت‌های دامپزشکی مورد نیاز را رهبری کردند. محققان به جای مدل موش، روی یک مدل موش تمرکز کردند، زیرا حیوان باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا بتواند روش جراحی «Roux-en-Y» را با اطمینان انجام دهد. آنها با جوندگان ارائه شده توسط همکاران در فرانسه شروع کردند، که به گونه ای مهندسی شده بودند که به اندازه کافی سیستم ایمنی آنها را از بین ببرند تا از وارد کردن ژن ها و بافت های انسانی جلوگیری کنند، اما به اندازه کافی سالم می مانند تا بتوانند عمل جراحی را دریافت کنند و بهبود یابند.

نتایج کسب شده از مطالعات حیوانی

ساندارام اظهار داشت: "بدون سیستم ایمنی کامل خود، این جوندگان اغلب حتی بدون انجام هیچ عمل جراحی نیز به خوبی زنده نمی‌مانند. در نهایت، ما توانستیم روند خود را استاندارد کنیم تا بتوانیم جوندگان را به مدت 10 هفته پس از دریافت سلول درمانی ردیابی کنیم. هنگامی که داده‌ها شروع به دریافت شدند، بسیار امیدوارکننده بود." اکنون، آزمایشگاه CuSTOM Accelerator می‌تواند با آزمایش‌های بسیاری که ایمنی مواد و روش‌های مورد استفاده در مطالعات بالینی انسانی را تأیید می‌کند، با داشتن یک مدل جوندگان شناخته‌شده، پیش برود.

Magdelena Kasendra، مدیر تحقیق و توسعه CuSTOM، نتیجه گیری کرد: "هیچ محصول درمانی سلول‌های بنیادی دیگری با چنین پتانسیل بازسازی گسترده ای وجود ندارد. نشان دادن اثربخشی آن در مدل پیش بالینی مناسب، همراه با ارزیابی‌های ایمنی دقیق، گامی اساسی در جهت پیشبرد آن به آزمایش‌های بالینی اول در انسان است. این مطالعه در Cell Stem Cell منتشر شده است.

پایان مطلب/.