به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، اندام‌های خوک و ارگانوئیدهای مشتق شده از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسان (iPSC) به عنوان اندام‌های جایگزین برای پیوند انسان مورد توجه قرار گرفته اند، اما هر دو با چالش‌های فنی روبرو هستند. تولید اندام کایمریک بین گونه ای با استفاده از iPSC های انسانی، نویدبخش غلبه بر این چالش‌ها است. در همین راستا گروهی از محققین ژاپنی موفق شدند ارگانوئیدهای کلیوی کایمریک را با استفاده از سلول‌های پیش ساز نفرون مشتق شده از iPSC انسانی (NPCs) و کلیه‌های جنین موش تولید کنند. با این حال، فناوری فعلی به جوندگان محدود می‌شود. بنابراین، این مطالعه بر تولید ارگانوئیدهای کلیوی کایمریک انسان-خوک متمرکز شده است، زیرا خوک‌ها امیدوارکننده‌ترین گونه‌ها برای پیوند خارجی هستند. اصلاح سیستم‌های کشت موجود، رشد مداوم کلیه را در هر دو گونه امکان‌پذیر می‌سازد، که منجر به ایجاد موفقیت‌آمیز ارگانوئیدهای کلیوی کایمریک انسان و خوک می‌شود. علاوه بر این، این روش را می‌توان برای تولید کلیه های بیگانه زایی انسانی برای کاربردهای بالینی آینده به کار برد. این مطالعه شواهدی را ارائه می‌کند که بهینه‌سازی شرایط کشت، رشد کلیه در مراحل اولیه را فراتر از موانع گونه‌ای امکان‌پذیر می‌سازد، بنابراین پایه‌ای را برای تسریع تحقیقات در مورد ساخت کلیه بیگانه‌ساز انسانی برای اهداف بالینی ایجاد می‌کند.

بکارگیری اندام‌های خوک به‌عنوان پیوندهای جایگزین برای پیوند اعضای بدن

در سال‌های اخیر، اندام‌های خوک به‌عنوان پیوندهای جایگزین برای پیوند اعضای بدن مورد توجه قرار گرفته‌اند، با این حال، آشکار شده است که چالش‌های ایمونولوژیک در دستیابی به پیوند و عملکرد بلندمدت ادامه دارد. از سوی دیگر، مطالعات مربوط به اندام زایی با استفاده از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی (iPSCs) نیز به طور فعال در سال‌های اخیر دنبال شده است. با این وجود، ایجاد کامل انواع سلول‌ها و محیط‌های لازم برای اندام‌زایی هنوز به دست نیامده است، که نیاز به تحقیقات بیشتر برای ایجاد اندام‌های عملکردی دارد. روش دیگر ارگانوژنز کایمرا با استفاده از مکمل بلاستوسیست، که در آن سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی به جنین‌های مرحله بلاستوسیست که مهندسی ژنتیکی شده‌اند تا اندام‌های خاصی رشد نکنند، تزریق می‌شوند، همچنین توجهات را به خود جلب کرده است. با این حال، مسائل اخلاقی در مورد حیوانات حاصل باقی می‌ماند.

مزایای تولید اندام در حیوانات کایمر بین گونه‌ای

اندام‌زایی کایمریک بین گونه‌ای با تزریق سلول‌های مشتق از iPSC انسانی به اندام‌های در حال رشد گونه‌های حیوانی مختلف به عنوان یک رویکرد امیدوارکننده برای رسیدگی به این چالش‌ها در تولید اندام پیش‌بینی شده است. در واقع، در مطالعات قبلی خود، با استفاده از محیط رشد کلیه های قبل از تولد گونه های مختلف، به ایجاد جزئی کلیه های هترولوگ، از جمله انسان، کایمریک دست یافتیم. علاوه بر این، تحقیقات پیوند خارجی ما نشان داد که پیوند هترولوگ کلیه‌های جنین خوک به میمون‌های بالغ منجر به رد ایمنی کمتر در مقایسه با پیوند عضو بالغ می‌شود. علاوه بر این، مطالعه ما با استفاده از جوندگان نشان داد که هنگام ایجاد یک کلیه کایمریک بین گونه ای با تزریق سلول‌های کلیوی گیرنده به کلیه گونه‌های مختلف، کلیه حاصل پیوند شده به فرد گیرنده دیگری در مقایسه با پیوند بین گونه‌های معمولی ایمنی زایی کمتری دارد.

دلایل انتخاب خوک برای پیوند اندام

خوک‌ها ایده‌آل‌ترین اهداکننده پیوند عضو در نظر گرفته می‌شوند و به دلیل اندازه اندام مشابه، عملکردهای فیزیولوژیکی شبیه انسان، رشد سریع و سهولت تهیه اندام، مزایای متعددی برای تولید کلیه کایمریک دارند. در پیوند خارجی اندام‌های خوک، چالش‌های مربوط به رد ایمنی همچنان مورد توجه قرار می‌گیرد و هدف نهایی ما غلبه بر موانع ایمنی با ایجاد کلیه‌های خوک انسانی است. بنابراین، تولید ارگانوئیدهای کلیوی کایمریک با استفاده از NPC های انسانی و سلول‌های کلیه خوک نشان دهنده گامی مهم به سمت توسعه آینده ارگانوژنز کلیه خوک انسانی برای کاربرد بالینی است. با این وجود، هیچ روشی برای ایجاد ارگانوئید کلیوی کایمریک با استفاده از سلول‌های کلیوی انسان و سلول‌های کلیه خوک، از جمله کشت سلول‌های کلیه جنین خوک، تا به امروز گزارش نشده است. علاوه بر این، مطالعات اخیر با استفاده از مکمل بلاستوسیست نشان داده‌اند که iPSCهای انسانی و مشتقات آنها به بلاستوسیست‌های خوک بسیار متعهد نیستند. در این مطالعه، برای ساختن یک سیستم کشت که توسعه کلیوی متقابل گونه‌ای را امکان‌پذیر می‌کند، ما در ابتدا سیستم‌های کشت ارگانوئیدی مخلوط انسان و موش را برای طولانی‌تر کردن بقا و تسهیل رشد کلیوی در گونه‌های جزء آن‌ها اصلاح کردیم. ما سپس کاربرد این روش را برای سلول‌های کلیه جنین خوک تأیید کردیم و در نهایت به ایجاد ارگانوئیدهای کایمریک انسان و خوک دست یافتیم. نکته مهم، شرایط کشت شناسایی شده نه تنها برای ارگانوئیدهای کلیوی کایمریک بیگانه زایی انسان بلکه برای کلیه های کایمریک بیگانه زا انسان برای اهداف بالینی آینده مناسب بود.

نتایج این مطالعه

نتایج کسب شده در این مطالعه نشان می‌دهد که "ارگانوئیدهای کلیوی کایمریک" با موفقیت با در نتیجه کشت همزمان سلول‌های کلیه‌های جنینی جدا شده و NPCهای انسانی در یک واحد تولید شدند. با این حال، میزان کایمریزم و بلوغ سلول‌های انسانی هنوز ناکافی است و نیاز به شناسایی محیط خاصی دارد که بدون در نظر گرفتن گونه‌ها امکان همزیستی در محیط طبیعی را فراهم ‌کند.  این مطالعه یک سیستم کشت را ایجاد کرد که با اصلاح شرایط کشت موجود برای ارگانوئیدهای کلیوی کایمریک انسان و موش، نفروژنز بین گونه‌ای را در مراحل اولیه توسعه کلیه ممکن می‌سازد. این سیستم کشت بهینه امکان همزیستی اجزای سلولی حیوان و انسان را حداقل در مراحل اولیه نفروژنز فراهم می‌کند و تشکیل کایمر بین گونه‌ای کارآمدتر را تسهیل می‌کند. علاوه بر این، شرایط کشت بهینه شناسایی شده برای تشکیل ارگانوئیدهای کلیه جنین خوک مناسب است. در نهایت، ما به اولین ایجاد موفقیت آمیز ارگانوئیدهای کلیوی کایمریک انسان و خوک دست یافتیم. توانایی NPC های انسانی برای تشکیل ارگانوئیدهای کلیوی کایمریک با سلول‌های خوک به شدت از پتانسیل استفاده از محیط رشد جنین خوک مانند از طریق مکمل اندام جنینی برای فعال کردن سلول‌های پیش ساز کلیوی انسانی پشتیبانی می کند. علاوه بر این، ما کشف کردیم که استفاده از شرایط انتخابی برای کشت کلیه‌های جنین موش، که NPCهای انسانی به صورت زیر کپسولی به آن تزریق می‌شوند، بقای سلول‌های انسانی را بهبود بخشیده و تشکیل کایمرا را افزایش می‌دهد. این یافته‌ها نوید قابل توجهی برای تحقیقات آینده در مورد تولید کلیه‌های کایمریک بیگانه زایی انسان برای اهداف بالینی است.

پایان مطلب/.