به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، اندام‌های حسی نقش مهمی در تعامل حیوانات با محیط دارند و محققان از تزریق داخل رحمی و ردیابی نسل برای تعیین مسیرهای تفریق سلولی گوش داخلی در حال توسعه در موش‌ها استفاده کردند. تزریق لنزویروسی به حفره آمینوتیک موش در روز 7.5 جنینی به نویسندگان این امکان را داد تا انواع مختلف سلول‌ها را در اپی‌تلیوم حلزونی، گلیاهای منبع‌دار از لبه عصبی و سلول‌های میانی در حلزون شناسایی کنند. نتایج آن‌ها منجر به شناسایی انواع سلول‌هایی شد که قبلاً به اشتباه طبقه‌بندی شده بودند و یک اطلس جامع از سلول‌های کلونال در حلزون موش را ارائه می‌دهد.  بنابراین محققان روشی را توسعه داده‌اند که نشان می‌دهد چگونه سیستم عصبی و اندام‌های حسی در یک جنین تشکیل می‌شوند. با برچسب‌گذاری سلول‌های بنیادی با یک "بارکد" ژنتیکی، آنها توانسته‌اند مسیر توسعه سلول‌ها را دنبال کرده و کشف کنند که چگونه گوش داخلی در موش‌ها تشکیل می‌شود. این کشف می‌تواند بینش‌های مهمی برای درمان‌های آتی ناشنوایی فراهم کند.

تکوین گوش داخلی

 تبدیل سیگنال‌های شنیداری در حلزون، یک ساختار پیچ‌خورده که شامل نیمی از گوش داخلی است، انجام می‌شود. حلزون شامل سه مجرا به نام‌های scala vestibuli، scala media و scala tympani است. مجرای scala vestibuli و scala tympani از طریق هیلیکوتریما، که یک باز شو در راس حلزون قرار دارد، با یکدیگر در ارتباط هستند، در حالی که scala media یک مجرای کور است که بین دو scala دیگر قرار دارد. صداهای ورودی امواج سیالی مبتنی بر حرکت را ایجاد می‌کنند که از پایه حلزون شروع شده و به سمت راس در scala vestibuli منتشر می‌شوند. این امواج سیالی ویبراسیون‌هایی را در scala media در نقاط وابسته به فرکانس در طول مارپیچ ایجاد می‌کنند و سپس امواج نزولی را تولید می‌کنند که به سمت پایه حلزون در scala tympani حرکت می‌کنند. مجرای مرکزی scala media یک ساختار مثلثی با سه دیواره منحصر به فرد است. دیواره اول، غشاء ریسنر، مانعی بین scala media و scala vestibuli مجاور ایجاد می‌کند. دیواره دوم، استریا واسکولاریس، نقش کلیدی در تولید و نگهداری محیط الکتروشیمیایی منحصر به فرد در scala media دارد که برای عملکرد شنیداری لازم است. دیواره نهایی، که معمولاً به آن «کف» گفته می‌شود، حاوی اپی‌تلیوم حسی – ارگان کورت – است که بین دو ناحیه غیر حسی به نام‌های فرورفتگی داخلی و خارجی قرار دارد. سلول‌های موی حسی حلزونی نقش اساسی در تشخیص تحریکات صوتی و انتقال اطلاعات شنیداری به مغز دارند. از دست دادن سلول‌های موی حسی در انسان‌ها شایع است و به از دست دادن دائمی شنوایی منجر می‌شود. مرگ سلول‌های موی حسی به دلایل مختلفی رخ می‌دهد که از شایع‌ترین عوامل آن می‌توان به Genetics، پیری، قرار گرفتن در معرض داروهای سمی برای گوش، سر و صدای بلند یا ترکیبی از این عوامل اشاره کرد. برای بررسی راهکارهای احیای شنوایی، درک مکانیزم‌های مرگ سلول‌های موی حسی و پیامدهای آن بر تمامی بخش‌های سیستم شنوایی بسیار حیاتی است. مدل‌های حیوانی آسیب حلزونی در این زمینه بسیار مرتبط هستند.

داستان کامل مطالعه

محققان موسسه کارولینسکا روشی را توسعه داده‌اند که نشان می‌دهد چگونه سیستم عصبی و اندام‌های حسی در یک جنین تشکیل می‌شوند. با برچسب‌گذاری سلول‌های بنیادی با یک "بارکد" ژنتیکی، آنها توانسته‌اند مسیر توسعه سلول‌ها را دنبال کرده و کشف کنند که چگونه گوش داخلی در موش‌ها تشکیل می‌شود. این کشف که در مجله Science منتشر شده است، می‌تواند بینش‌های مهمی برای درمان‌های آتی ناشنوایی فراهم کند."مطالعه ما نشان می‌دهد که چگونه انواع مختلف سلول‌ها از سلول‌های بنیادی در جنین به وجود می‌آیند و چگونه این سلول‌ها برای ایجاد ساختارهای مهم در مغز سازماندهی می‌شوند"، توضیح می‌دهد اما آندرسون، دانشیار در دپارتمان زیست‌شناسی سلولی و مولکولی، موسسه کارولینسکا، سوئد. "شما می‌توانید بگویید که ما یک درخت خانواده برای سلول‌های سیستم عصبی و گوش داخلی ایجاد کرده‌ایم."

بررسی پلاکود‌ها و سلول‌های ستیغ عصبی

پلاکود‌ها و سلول‌های ستیغ عصبی دارای ویژگی‌های تعیین‌کننده‌ای در مهره‌داران هستند. در این مطالعه، ما لایه‌های آن‌ها را در موش‌ها با استفاده از رویکردهای داخل رحمی بررسی کردیم. ما نشان دادیم که نانوپاشی در روز 7.5 جنینی، اکتودرم را که شامل سیستم عصبی آینده، پلاکود‌ها و سلول‌های ستیغ عصبی است، هدف قرار می‌دهد و این امر اجازه می‌دهد تا تغییرات بسیار کارآمدی در سیستم عصبی آینده و گوش داخلی ایجاد کنیم. با استفاده از بارکدهای DNA وراثتی و ردیابی خطی سلولی با دقت بالا، ما مسیرهای تفریق همگرایانه را روشن کرده و لایه‌های متمایز مرتبط با سیستم عصبی، لبه عصبی و پلاک اوتیک را شناسایی کردیم. تحلیل‌های کلونی تقسیم‌بندی زودهنگام عصبی و حلزونی را شناسایی کردند و انواع سلول‌های متمایز را به پیش‌سازهای آن‌ها یا خواهران سلولی‌شان پیوند دادند. این نتایج بینش‌های بنیادینی برای علوم اعصاب و زیست‌شناسی توسعه‌ای فراهم می‌آورد.

جایگزینی سلول‌های آسیب‌دیده

محققان از تکنیکی استفاده کردند که در آن ویروسی را به سلول‌های بنیادی موش در مرحله ابتدایی توسعه تزریق کردند. این ویروس حاوی "بارکد" ژنتیکی بود که در دی‌ان‌ای سلول‌های بنیادی ادغام شده و سپس با تقسیم سلول‌ها به ارث می‌رسید. با پیگیری این کد، محققان توانستند روند توسعه سلول‌ها به انواع مختلف نورون‌ها و سلول‌ها در گوش داخلی را دنبال کنند. نتایج نشان داد که سلول‌های گوش داخلی که برای شنوایی حیاتی هستند، از دو نوع اصلی سلول بنیادی توسعه می‌یابند. این دانش می‌تواند به درمان‌های جدیدی برای ناشنوایی منجر شود. ردیابی منشا و توسعه سلول‌ها، فرصتی منحصر به فرد برای درک مکانیسم‌های اساسی پشت ناشنوایی فراهم می‌کند"، می‌گوید اما آندرسون. "این می‌تواند به ما کمک کند راه‌های جدیدی برای ترمیم یا جایگزینی سلول‌های آسیب‌دیده در گوش داخلی پیدا کنیم."

بررسی سیستم عصبی

تیم تحقیقاتی اکنون قصد دارند از این روش برای مطالعه سایر قسمت‌های سیستم عصبی و همچنین چگونگی توسعه سایر بخش‌های بدن استفاده کنند. آنها امیدوارند که این کار منجر به بینش‌ها و درمان‌های جدیدی برای بیماری‌های ژنتیکی و توسعه‌ای شود. "ما هنوز در ابتدای درک فرآیندهای پیچیده پشت توسعه سیستم عصبی هستیم"، می‌گوید اما آندرسون. "روش ما فرصت‌های هیجان‌انگیزی را برای بررسی چگونگی تشکیل سیستم عصبی و بقیه بدن در طول توسعه جنینی فراهم می‌کند. علاوه بر این، این تکنیک می‌تواند تعداد موش‌های مورد استفاده در تحقیق را کاهش دهد."

پایان مطلب/.