سلول‌های بنیادی آزمایشگاهی به طور ناخواسته، ساختار چشم انسان را شکل داده‌اند!

توجه کنید که ارگانوئیدهای مغزی، مغز واقعی نیستند. ارگانوئیدهای مغز، ساختارهای کوچک و سه بعدی هستند که از سلول‌های بنیادی پرتوان رشد کرده‌اند.

این سلول‌ها از انسان بالغ گرفته شده و با مهندسی معکوس به سلول‌های بنیادی تبدیل شده‌اند که پتانسیل تبدیل شدن به انواع مختلف بافت را دارند.

در این آزمایش، این سلول‌های بنیادی بدون افکار، هیجان یا آگاهی تبدیل به حباب‌هایی از بافت مغز شده‌اند. این مغزهای کوچک (mini brains) برای اهداف تحقیقاتی استفاده می‌شوند؛ زیرا در این تحقیقات استفاده از مغزهای زنده واقعی، غیرممکن یا غیر اخلاقی است.

به عنوان مثال برای آزمایش داروها یا مشاهده رشد سلول در شرایط نامطلوب خاص از این “مغزهای کوچک” استفاده می‌شود. در این آزمایش نیز گوپالاکریشنان و همکارانش به دنبال مشاهده رشد چشم بودند.

عصب شناس جی گوپالاکریشنان (Jay Gopalakrishnan) از بیمارستان دوسلدورف در آلمان در بیانیه‌ای گفت:

کار ما، توانایی قابل توجه ارگانوئیدهای مغز در تولید ساختارهای حسی بدوی حساس به نور و جای دادن به انواع سلول‌های مشابه سلول‌های موجود در بدن را نشان می‌دهد.

او در ادامه افزود:

این ارگانوئیدها می‌توانند به مطالعه تعاملات مغز و چشم در طول رشد جنین، مدل سازی اختلالات مادرزادی شبکیه، تولید انواع سلول‌های شبکیه ویژه بیماران، تولید تست‌های دارویی خاص و درمان‌های پیوند کمک کنند.

در تحقیقات قبلی، سایر دانشمندان از سلول‌های بنیادی جنینی برای رشد فنجان بینایی، یعنی ساختارهایی که تقریباً در کل کره چشم در طول رشد جنین شکل می‌گیرند، استفاده کرده بودند. در تحقیقات دیگر نیز ساختارهایی مانند فنجان بینایی از سلول‌های پرتوان القایی ایجاد شده بود.

اما گوپالاکریشنان می‌خواست به جای رشد مستقیم این ساختارها ببیند که آیا می‌توان آن‌ها را به عنوان بخشی از ارگانوئیدهای مغزی رشد داد یا خیر.

این کار از این نظر مزیت دارد که می‌توان به جای رشد ساختار چشم در انزوا، چگونگی رشد این دو بافت را در کنار هم مشاهده کرد. محققان در مقاله خود نوشتند که رشد چشم، یک فرآیند پیچیده است و درک آن می‌تواند پایه مولکولی آغاز بیماری‌های شبکیه را مشخص کند.

مطالعه وزیکول‌های بینایی که قسمت اولیه چشم هستند و انتهای پروگزیمال آن‌ها به مغز جلویی متصل است، بسیار مهم است؛ زیرا برای شکل‌گیری مناسب چشم ضروری هستند.

کار قبلی محققان در راه توسعه ارگانوئیدها، شواهدی از سلول‌های شبکیه را نشان داد؛ اما باعث ایجاد ساختارهای چشم نشد. بنابراین محققان، پروتکل‌های خود را تغییر دادند.

سپس آن‌ها به جای این که سلول‌های عصبی صرف را در مراحل اولیه تمایز عصبی اضافه کنند، رتینول استات را به عنوان کمکی به رشد چشم به محیط کشت اضافه کردند. درنتیجه مغزهای کوچک پس از گذشت ۳۰ روز، فنجان بینایی را ایجاد کردند و پس از گذشت ۵۰ روز، ساختارها به وضوح قابل مشاهده بودند.

این فرآیند با زمان رشد چشم در جنین انسان هماهنگ است؛ یعنی این ارگانوئیدها می‌توانند برای مطالعه پیچیدگی‌های مراحل رشد چشم جنین مفید باشند. این آزمایش پیامدهای مفید دیگری نیز دارد.

گوپالاکریشنان می‌گوید که رشته‌های عصبی سلول‌های گانگلیونی شبکیه در مغز پستانداران تلاش می‌کنند که به اهداف مغزی متصل شوند و این جنبه‌ای است که قبلاً هرگز در یک سیستم آزمایشگاهی نشان داده نشده بود.

علاوه بر این ۷۳ درصد از ۳۱۴ ارگانوئید مغزی که محققان رشد داده بودند، فنجا‌ن‌های بینایی را توسعه دادند. محققان امیدوارند که استراتژی‌هایی برای زنده نگه داشتن این ساختارها در مدت طولانی‌تر ایجاد کنند تا در آینده تحقیقات عمیق‌تر با ظرفیت‌های بیشتر انجام شود.

محققان در مقاله خود نوشتند:

ارگانوئیدهای مغزی حاوی وزیکول نوری که انواع سلول‌های عصبی مخصوص را نشان می‌دهند، می‌توانند توسعه داده شوند و راه را برای تولید ارگانوئیدهای شخصی سازی شده و تولید صفحات اپیتلیال رنگدانه شبکیه برای پیوند هموار کنند. ما معتقدیم که ارگانوئیدهای نسل بعدی می‌توانند به مدل‌سازی رتینوپاتی‌هایی که از اختلالات اولیه عصبی ناشی می‌شوند، کمک کنند.