یادداشت
کنترل رشد و جهت‌گیری سلول‌ها با اولتراسونیکاسیون
تکنولوژی اولتراسوند سلول‌های میوبلاست را هم‌راستا تمایز می‌دهد و به پیشرفت پزشکی بازساختی کمک می‌کند.
امتیاز:
به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، توسعه روش‌های قابل اعتماد برای جایگزینی بافت‌های مرده یا آسیب‌دیده یکی از اهداف اصلی پزشکی بازساختی است. با پیشرفت‌های مستمر در مهندسی بافت و پزشکی زیستی، ما تقریباً به نقطه‌ای رسیده‌ایم که رشد لایه‌های سلولی در آزمایشگاه و پیوند آنها به اعضای آسیب‌دیده یا بیمار به واقعیت نزدیک می‌شود تا خیالی. به‌ویژه،لایه‌هایسلولی میوبلاست قبلاً برای درمان نارسایی قلبی شدید با موفقیت استفاده شده‌اند که پتانسیل این تکنولوژی را نشان می‌دهد.با این حال، هنوز چالش‌های حل‌نشده‌ای وجود دارد که مانع از استفاده گسترده از لایه‌های سلولی در پزشکی بازساختی می‌شود. به‌طور کلی، سلول‌ها و ماتریس خارج‌سلولی اطراف آنها باید جهت‌های خاصی را دنبال کنند تا به‌درستی عملکردهای زیستی خود را انجام دهند. این موضوع به‌خصوص در فیبرهای عضلانی اسکلتی مهم است که نیاز به هم‌راستایی در یک جهت دارند.
بکارگیری اولتراسونیکاسیون برای ترویج رشد سلول‌ها
با توجه به اینکه میوبلاست‌ها که پیش‌سازهای سلول‌های عضلانی اسکلتی هستند، در هنگام کشت با استفاده از تکنیک‌های معمول به صورت تصادفی رشد می‌کنند. این امر پتانسیل لایه‌های سلولی میوبلاست را برای تولید عضله‌های اسکلتی کشت‌شده محدود می‌کند. در این راستا، تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور دایسکه کویاما از دانشکده علوم و مهندسی دانشگاه دوشیسا در ژاپن به بررسی روش‌هایی برای کنترل جهت‌گیری میوبلاست‌های کشت‌شده پرداخته است. در آخرین مطالعه آنها که در تاریخ 28 اکتبر 2024 در Scientific Reports منتشر شده است، آنها یک تکنیک نوآورانه را معرفی می‌کنند که از اولتراسونیکاسیون برای ترویج رشد سلول‌ها در جهت‌های خاص استفاده می‌کند. این مطالعه با همکاری آقای ریوهی هاشیگوچی و آقای هیدتاکا ایچیکاوا از دانشگاه دوشیسا و همچنین دکتر ماساهیرو کومتای دانشگاه کیوتو در ژاپن انجام شده است.
فرایند ترمیم بافت
ترمیم بافت یک هدف اصلی در زمینه‌های مهندسی بافت و پزشکی ترمیمی است. این امر امکان بازسازی یا جایگزینی عملکردهای بافت‌ها و ارگان‌هایی را که به دلیل آسیب یا بیماری آسیب دیده‌اند، فراهم می‌آورد. جهت‌گیری سلول‌ها و ماتریکس خارج‌سلولی به عملکرد بافت زنده مرتبط است. فیبرهای عضلانی پستانداران واحدهای انقباضی فردی هستند که در آن میوسیت‌های چند هسته‌ای به صورت دسته‌های کشیده شده تشکیل می‌شوند. بافت عضلانی اسکلتی از سلول‌های عضلانی اسکلتی تشکیل شده است که به صورت یک‌جهت آرایش یافته‌اند، که منجر به چگالی بالای سلولی و تولید نیروی انقباضی قابل توجهی می‌شود. عضلات مصنوعی با استفاده از مواد زیست‌سازگار و عملکردی که ساختار و عملکرد بافت‌های عضلانی اسکلتی را شبیه‌سازی می‌کنند، توسعه یافته‌اند و پتانسیل کاربردهایی در پزشکی ترمیمی و بیوآکتوراتورها دارند. ورقه‌های سلولی که می‌توان آنها را از ظروف کشت برداشت کرد، پتانسیل کاربردهایی در پزشکی ترمیمی دارند زیرا می‌توان آنها را به طور مستقیم به بافت هدف پیوند زد. با این حال، تکنیک‌های ورقه‌های سلولی ممکن است خطراتی مانند کمبود تغذیه در داخل ورقه و نیاز به درمان سطح ظرف برای جدا کردن ورقه چسبیده داشته باشند. ورقه‌های سلولی میوبل asts برای درمان چندین مورد نارسایی شدید قلبی استفاده شده‌اند. با این حال، میوسیت‌ها چسبنده هستند و تحت شرایط کشت معمولی، جهت‌گیری تصادفی دارند. برای کاربرد بالینی آینده بافت‌های عضلانی اسکلتی کشت‌شده، نیاز به تکنیکی برای کنترل جهت‌گیری میوبلاست‌ها وجود دارد
استفاده از روش یک ترانزیستور پیزوالکتریک اولتراسونیک
روش پیشنهادی از یک ترانزیستور پیزوالکتریک اولتراسونیک استفاده می‌کند که به پایین یک صفحه شیشه‌ای دایره‌ای چسبانده شده است. یک ظرف کشت سلول پلی‌استایرن معمولی بر روی صفحه شیشه‌ای قرار می‌گیرد و از روغن سیلیکون به عنوان ماده‌ای برای انتقال مؤثر ارتعاشات اولتراسونیک به سطح کشت استفاده می‌شود. این سیستم ساده سپس در یک محفظه اختصاصی قرار می‌گیرد که دما، رطوبت و غلظت CO2 را کنترل می‌کند. یک تولیدکننده سیگنال وظیفه ارسال سیگنال الکتریکی سینوسی به ترانزیستور را بر عهده دارد. در این مطالعه، محققان مجموعه‌ای از آزمایش‌ها را با استفاده از این تنظیمات بر روی سلول‌های C2C12 که یک نوع میوبلاست موش است و می‌تواند به میوتوب‌ها تمایز یابد، انجام دادند. به‌طور خاص، تیم تأثیرات فرکانس، دامنه، زمان و مدت اولتراسونیکاسیون بر تمایز و جهت‌گیری نهایی میوبلاست‌های کشت‌شده را بررسی کرد. با تجزیه و تحلیل دقیق با استفاده از تبدیل فوریه سریع 2 بعدی بر روی تصاویر کنتراست فازی، آنها توانستند به‌طور کمی جهت‌گیری ویژگی‌های تصویری مرتبط با جهت‌گیری میوتوب‌ها را ارزیابی کنند.
نتایج کسب شده از این مطالعه
این آزمایش‌ها به نتایج جالبی منجر شد. پروفسور کویاما می‌گوید: "ما مشاهده کردیم که توزیع جهت‌گیری سلول با توزیع دامنه ارتعاشی همبستگی دارد، که نشان می‌دهد سلول‌ها در جهتی رشد کردند که تغییرات در جابجایی ارتعاشی را در طول محورهای بلند خود به حداقل می‌رساند." به عبارت دیگر، C2C12 به میوتوب‌هایی که به‌طور دایره‌ای نسبت به مرکز صفحه مرتب شده‌اند، تمایز یافتند. به‌طور قابل توجهی، این جهت‌گیری‌های سلولی دایره‌ای حتی در شعاع‌های بزرگتر از 4 میلی‌متر که جابجایی ارتعاشی ناشی از ترانزیستور اولتراسونیک ناچیز بود، مشاهده شد. محققان پیشنهاد کردند که این می‌تواند به دلیل ارتباط بین سلولی باشد که به‌طور موقت بین میوبلاست‌ها قبل از ادغام آنها به میوتوب‌ها برقرار می‌شود. تیم همچنین برای روشن‌تر شدن تأثیرات ناشی از اولتراسونیکاسیون، PCR در زمان واقعی و رنگ‌آمیزی ایمونولوژیکی انجام دادند. آنها مشاهده کردند که سلول‌های تحت تأثیر اولتراسونیکاسیون، سطوح بالاتری از ژن‌های مرتبط با تمایز را نشان می‌دهند و تغییرات مورفولوژیکی خاصی که با تمایز مرتبط هستند، مشاهده کردند. به‌طور کلی، این نتایج نشان می‌دهند که اولتراسونیکاسیون تمایز میوبلاست‌ها به میوتوب‌ها را ترویج می‌کند. در نتیجه، تحریک با اولتراسونیک می‌تواند به‌عنوان یک جایگزین امیدوارکننده یا مکملی برای روش‌های شیمیایی تمایز عمل کند.
معرفی یک روش ساده و مؤثر برای کنترل جهت‌گیری سلول‌های
در کل، استراتژی مبتنی بر اولتراسونیک پیشنهادی یک روش ساده و مؤثر برای کنترل جهت‌گیری سلول‌های عضلانی کشت‌شده ارائه می‌دهد. با این حال، ممکن است آزمایش‌های بیشتری برای رسیدن به یک پروتکل بهینه لازم باشد. پروفسور کویاما می‌گوید: "غربالگری شرایط مختلف اولتراسونیک، از جمله فرکانس، شدت خروجی، زمان و مدت، برای ایجاد یک روش بهینه برای تشکیل میوتوب‌های ناشی از اولتراسونیک در آینده بسیار مهم خواهد بود." تعدیل‌های بیشتر در این استراتژی پیشنهادی می‌تواند راه را برای راه‌حل‌های نوآورانه به چالش‌های کنونی در پزشکی بازساختی با استفاده ازلایه‌هایسلولی هموار کند. با پیشرفت‌های مداوم، این تکنولوژی می‌تواند در دهه آینده به روش‌های بالینی تغییر دهنده زندگی، به‌ویژه در کاربردهای بافت‌های عضلانی اسکلتی کشت‌شده منجر شود.
پایان مطلب/.