به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، پژوهشگران نشان داده‌اند که پروتئین IGFBP3 نقش مهمی در تکوین ریه انسان دارد. نتایج این مطالعه، که از ارگانوئیدهای مشتق شده از ریه‌های جنینی استفاده کرده است، چشم‌اندازهای جدیدی در مورد چگونگی تکوین این اندام باز می‌کند و مبنای استراتژی‌های آینده برای پیشگیری و درمان بیماری‌های ریوی، به‌ویژه در پاتولوژی‌های تنفسی نوزادی، را فراهم می‌سازد.

تکوین ریه انسان

تکوین ریه انسان از ۳ تا ۴ هفته پس از لقاح (pcw) آغاز می‌شود و می‌توان آن را به پنج مرحله تقسیم کرد که بر اساس تغییرات عمده بافت‌شناسی مشخص می‌شوند: مرحله جنینی (۳-۴ تا ۶-۸ هفته پس از لقاح)، مرحله شبه غده‌ای (۶-۸ تا ۱۶ هفته پس از لقاح)، مرحله کانالیکولار (۱۶ تا ۲۶-۲۸ هفته پس از لقاح)، مرحله کیسه‌ای (۲۶-۲۸ تا ۳۲-۳۶ هفته پس از لقاح) و مرحله آلوئولی (۳۲-۳۶ هفته پس از لقاح تا ۲-۴ سالگی پس از تولد). در مرحله شبه غده‌ای، یک فرآیند تدریجی از انشعاب جوانه‌های برونشیال منجر به تشکیل نسل‌های پی‌درپی از راه‌های هوایی می‌شود. از نظر بافت‌شناسی، در اوایل مرحله شبه غده‌ای، جوانه‌های برونشیال ابتدایی لوله‌های ساده‌ای هستند که با یک لایه ضخیم اپیتلیوم مشتق از اندودرم پوشانده شده و توسط بافت مزانشیمی شل احاطه شده‌اند. این جوانه‌های برونشیال دچار انشعاب تدریجی می‌شوند که منجر به تشکیل نسل‌های بیشتر از راه‌های هوایی می‌شود که ابتدا با اپیتلیوم شبه‌چند لایه مشخص می‌شوند و در حدود هفته ۱۲ پس از لقاح (مرحله شبه غده‌ای انتهایی) این اپیتلیوم به اپیتلیوم ساده استوانه‌ای تنفسی تبدیل می‌شود. سپس، سلول‌های اپیتلیالی تمایز می‌یابند و به سلول‌های مژک‌دار، سلول‌های گابلت و سلول‌های پایه تبدیل می‌شوند که توسط بافت مزانشیمی با یک شبکه ساده مویرگی احاطه شده‌اند. این اپیتلیوم به دلیل وکولوئیت زیر هسته‌ای برجسته‌ای که دارد، ظاهر "شبه غده‌ای" به این لوله‌های ساده می‌دهد.

درباره مطالعه

پژوهشگران دانشگاه بارسلونا و مؤسسه تحقیقات بیومدیکال آگوست  (IDIBAPS) نشان داده‌اند که پروتئین IGFBP3 نقش مهمی در تکوین ریه انسان ایفا می‌کند. نتایج این مطالعه که در مجله Stem Cell Research & Therapy منتشر شده است، از ارگانوئیدهایی مشتق شده از ریه‌های جنینی استفاده کرده و دیدگاه‌های جدیدی در مورد چگونگی تکوین ریه به‌دست داده است. این نتایج همچنین مبنای استراتژی‌های آینده برای پیشگیری و درمان بیماری‌های ریوی، به‌ویژه در پاتولوژی‌های تنفسی نوزادی، را فراهم می‌سازد. این مطالعه توسط آلفونس ناوارو، استاد دانشکده پزشکی و علوم بهداشتی دانشگاه بارسلونا و محقق گروه تحقیقات التهاب و ترمیم در بیماری‌های تنفسی IDIBAPS هدایت شده است. استفاده از جنین‌های انسانی در این مطالعه به "نتایج بسیار دقیق‌تر و بیولوژیکی مرتبط‌تری" برای درک تکوین ریه‌های انسان نسبت به مدل‌های حیوانی منجر شده است. پژوهشگران تأکید می‌کنند که "اگرچه مدل‌های حیوانی برای درک برخی جنبه‌های تکوین مفید هستند، تفاوت‌های کلیدی در ساختار، عملکرد و به‌ویژه زمان تکوین بین گونه‌ها وجود دارد."

کاربردهای درمانی در بیماری‌های تنفسی و سرطان ریه

اگرچه مطالعات بیشتری برای رسیدن به کاربردهای بالینی لازم است، نتایج این تحقیق راه‌های جدیدی را برای درک بهتر بیماری‌های تنفسی، به‌ویژه در نوزادان نارس، مانند هیپوپلازی ریوی، یک ناهنجاری مادرزادی در تکوین ریه‌ها که در آن ریه‌های جنین به‌طور کامل تکامل نمی‌یابند و منجر به کاهش تعداد و اندازه آلوئول‌ها می‌شود، باز می‌کند. پژوهشگران نتیجه‌گیری می‌کنند که "درک چگونگی تنظیم تولید IGFBP3 توسط miR-34a می‌تواند به تکوین درمان‌های هدفمند کمک کند که رشد صحیح آلوئول‌ها را در نوزادانی که با این شرایط مواجه هستند، تسهیل کنند." در سطح آنکولوژی، IGFBP3 می‌تواند نقشی مهم در سرطان ریه ایفا کند، به‌ویژه در ارتباط با سلول‌های بنیادی سرطانی. پژوهشگران بیان می‌کنند که "ما مشاهده کرده‌ایم که سطوح بالای IGFBP3 در بافت تومور ریه با پیش‌آگهی بدتری در مراحل اولیه بیماری ارتباط دارد. بنابراین، بررسی این که آیا تغییرات در سطح IGFBP3 می‌تواند بر تمایز این سلول‌های بنیادی سرطانی تأثیر بگذارد و توانایی آن‌ها را برای مهاجرت، تهاجم و رشد متاستاتیک کند کند، جالب خواهد بود."

پروتئین کلیدی در تعادل بین قابلیت تکثیر و تمایز سلولی

IGFBP3 یک مولکول است که در فرآیندهای پاتولوژیکی مانند سرطان و همچنین فرآیندهای فیزیولوژیکی به‌طور گسترده‌ای مطالعه شده است و در تنظیم تکثیر سلولی، تمایز و بقای سلول‌ها نقش دارد. مطالعه جدید یک جنبه ناشناخته از این پروتئین و اهمیت آن در جنین‌شناسی ریه انسان را نشان داده است: به گفته ملیسا آکاستا-پلاسنسیا، پژوهشگر دانشگاه بارسلونا و نویسنده اصلی مقاله، "این پروتئین به حفظ سلول‌های اپیتلیالی ریه، یعنی سلول‌هایی که سطح داخلی ریه‌ها را می‌پوشانند، در وضعیت تمایز نیافته کمک می‌کند"، به این معنا که به آن‌ها این امکان را می‌دهد که ظرفیت خود برای تکوین به انواع مختلف سلولی را حفظ کنند. با تکوین ریه، باید تولید IGFBP3 کاهش یابد تا تمایز سلولی صورت گیرد، فرآیندی که برای تشکیل بافت ریه به‌طور صحیح ضروری است. این پژوهشگر می‌افزاید: "با پیشرفت جنین‌شناسی، باید این پروتئین خاموش شود که نشان می‌دهد IGFBP3 برای حفظ سلول‌های بنیادی ریه کلیدی است." این مطالعه همچنین تعامل بین IGFBP3 و miR-34a، یک مولکول شبیه میکروRNA که در کنترل بیان ژن‌ها نقش دارد، را شرح داده است. از هفته هشتم تکوین ریه، این مولکول با مهار تولید IGFBP3 در مزانشیم ریه و سپس در اپی‌تلیوم به تسهیل تمایز سلولی لازم در این مرحله از فرآیند تکوین کمک می‌کند.

شبیه‌سازی تکوین ریه با استفاده از ارگانوئیدها

این مطالعه با استفاده از ارگانوئیدهای مشتق شده از ریه‌های جنینی بین هفته‌های هشتم تا دوازدهم تکوین انسان انجام شده است که این ارگانوئیدها این اندام را در سطح مولکولی و سلولی شبیه‌سازی می‌کنند. "در مطالعه ما، مشاهده کردیم که بیان ژن IGFBP3 با سلول‌های پیش‌ساز ریه‌های جنینی مرتبط است. بنابراین، ما به مدلی در آزمایشگاه نیاز داشتیم که بتواند این بیان را بازتولید کند." این پژوهشگر توضیح می‌دهد. ارگانوئیدها که بر اساس سلول‌های بنیادی چندتوان ایجاد می‌شوند، در ساختار سه‌بعدی خود بافت خاصی را شبیه‌سازی می‌کنند، در این مورد بافت مخاطی ریه که می‌توان با آن در سطوح مختلف تعامل داشت. "بنابراین، ما توانستیم فرآیندهای تمایز سلولی را فعال یا ژن‌های خاصی را خاموش کنیم تا تأثیرات آن‌ها بر تکوین ریه را ارزیابی کنیم."

پایان مطلب/.