• چطور میشود معده را در آزمایشگاه پرورشداد؟
دانشمندان در بیمارستان کودکان دانشگاه در اوهایو، روشی را ابداعکردهاند که درآن سلولهای محل قعر/جسم معده (Stomach’s corpus/fundus) میتوانند در آزمایشگاه رشد نموده و پرورشداده شوند. این ارگانهای ساختگی و سادهسازی شده(Miniature) میتوانند کمکی باشند برای پیشرفت تحقیقات مربوط به بیماریهای شایع دستگاه گوارش و پژوهشهای مرتبط با داروها.
بیماریهای معده شایع هستند و گریبان میلیونها انسان را گرفتهاند. گفتهمیشود که ۲۵درصداز افراد در آمریکا اختلالات گوارشی دارند. سرطانمعده در جهان سومین دلیل اصلی مرگهای ناشیاز سرطان در دنیا میباشد.
بهمنظور آزمایش داروهای جدید و رسیدن به درکی بهتراز سازوکارهای بیماریهای معده، داشتن مدلی قابل اعتماد از نحوه عملکرد معده انسان، الزامیاست. گرچه مدلهای حیوانی متعددی برای شرایط مختلف گوارشی انسان وجود دارد اما استفاده از آنها بسیار وقتگیر و پیچیده میباشد.
محققان مرکز بنیاختههای پرتوان(Pluripotent stem cells) در بیمارستان کودکان اوهایو، برآن شدهاند تا مدلهایی مطمئن و سازگار از آن دسته از ارگانهای بدن بسازند که در بخش هضم غذا فعالیت میکنند (بهطورخاص رودهها، معده، لوزالمعده و مری). این گروه روشهایی را طراحیکردند که رشد ارگانها را با استفاده از بنیاختههای پرتوان ممکنمیسازد. بنیاختههای پرتوان، تمایز نیافته (Undifferentiated) بوده و به بیان دیگر، این بنیاختهها توان تولید هرنوع سلول در بدن را دارا میباشند.
• رشد بخش جدیدی از معده:
اخیراً محققان روشی را برای رشد ناحیه قعر/جسم معده طراحیکردهاند. این بخش در بالای معده، نزدیک به دریچه کاردیا (جاییکه این عضو به مری متصل شدهاست) قراردارد و دراین طراحی امکان انجام این تحقیق نیز وجود دارد که چگونه این بافتها بهطور فیزیولوژیکی در تعامل هستند و چه واکنشهای متفاوتی به عفونت یا جراحت و درمانهای دارویی نشانمیدهند.
این کشف درحقیقت آخرین رشته از سری تحقیقات آزمایشگاهی برای استفادهاز بنیاختههای پرتوان میباشد. آنها در رشد ارگانوئیدها (شبه اندامها) تخصص دارند که نسخههای سادهسازیشده اندامهای بدن انسان هستند. ارگانوئیدها آناتومی بدن را بهطورواقع گرایانهای، البته روی ابعاد بهمراتب کوچکتر، نشانمیدهند.
برای نمونه، این گروه تحقیقاتی توانسته تا باموفقیت روده انسان را با سیستمعصبی آن مهندسی نماید؛ ارگانی که قادر بود موادمغذی را جذبکرده و انقباضاتی که در روده هنگام حرکت غذا درطول آن رخمیدهد را انجامدهد.
این روش جدید، بنیاختههای پرتوان را از مراحل طبیعی رشد هدایتکرده و تنها در ظرف ۶ هفته آنها را به ارگانوئیدهای قعر/جسم معده انسان تبدیل مینماید.
• چالشهای پرورشدادن نوع جدیدی از اندام:
یکیاز مشکلات اولیه محققان، اطلاعات محدود درمورد رویانشناسی(Embryology) معده بود. هیچکس دقیقاً نمیداند که رویان چگونه تکامل پیدامیکند. محققان پساز اینکه متوجه شدند که معده چگونه بهطورمعمولی در رویان شکلمیگیرد، موفقشدند بافت معده انسان را در پتریدیش بازسازی نمایند.
نخست، این گروه باید ژنتیک دخیل در رشد جنینهای موش را موردبررسی قرارمیداد. این کار نشانداد که مسیر ژنتیکی کاتنینWNT/β در رشد ناحیه قعر/جسم معده اهمیت بسزایی دارد. با علم به این امر، گروه تحقیقاتی مسیر کاتنینWNT/β را در بنیاختههای پرتوان موجود در آزمایشگاه دستکاری کرد و بدین ترتیب شکل ارگانوئیدهای جسم معده انسان را مورد هدف قرارداد.
علاوهبر مسیر کاتنینWNT/β، این گروه همچنین نیاز به شبیهسازی دیگر سیگنالهای مولکولی داشت تا شکلی از انواع مشخصی از سلولها (که بهطورطبیعی در داخل منطقه قعر/جسم معده رخمیدهند) را بهدست آورد. این نوع از سلولهای خاص (اصلی) عبارتنداز سلولهای گوارشی یا همان پپتیک سلولهایی که کار آنها تولید پپسین (آنزیمی که پروتئینها را به اجزای ریزتر تقسیم میکند) است، سلولهای جداری (Parietal Cells) که اسیدهیدروکلریک و همچنیــن عامــل داخـلی را ترشـحمیکننـد (Intrinsic factor) (که نقش مهمی در جذب ویتامینB12 دارد).
با پیوند آن به مدلهای موش، این گروه پژوهشی از مدل جدید خود برای آغاز تحقیقات بیماریهای انسانی استفاده خواهدکرد. برای نمونه، محققان این پروژه قصد دارند که بدانند ارگانوئیدهای قعر جسم معده، چگونه به باکتری هلیکوباکتر پیلوری (که علت زخم و التهاب مزمن معده و همچنین از نشانههای خطرناک و مهم گسترش سرطان معده است) واکنش نشانمیدهند.
علاوهبراین، این گروه اکنون میتواند به دو مدل معده و روده دسترسی داشته باشد و امید دارد تا نحوه جذب مواد مغزی، کنترل پروسه هضم توسط بدن و دامنه اختلالات گوارشی را مورد بررسی و ارزیابی قراردهد.
با پیشرفت فنآوری و طبیعیترشدن (Naturalistic) شبه اندامها، تحقیقات گوارشی آسانتر، سریعتر و کارامدتر میگردند.
Ref
Nature Journal Jan 2017
