آیا محققان می توانند از سلول های بنیادی برای معکوس کردن آسیب در بیماری های دژنراتیو چشم استفاده کنند؟

پیوند نورون های شبکیه مشتق شده از سلول های بنیادی، یک رویکرد امیدوارکننده برای درمان شرایط دژنراتیو شبکیه است که شامل از دست دادن نورون ها می شود.
موفقیت استراتژی های پیوند به شکل گیری سیناپس ها یا اتصالات جدید بین نورون های شبکیه پیوند شده و میزبان بستگی دارد.
نورون‌های شبکیه مشتق از سلول‌های بنیادی که در آزمایشگاه کشت می‌شوند، سیناپس‌ها (اتصالات) را با یکدیگر تشکیل می‌دهند، اما شواهد محکمی وجود ندارد که نشان دهد این نورون‌ها می‌توانند سیناپس‌های جدیدی را با نورون‌های شبکیه پس از پیوند ایجاد کنند.
یک مطالعه اخیر نشان می‌دهد که این نورون‌های شبکیه که در آزمایشگاه کشت می‌شوند، در واقع می‌توانند سیناپس‌های جدیدی را پس از اختلال در سیناپس‌های موجود ایجاد کنند، که نشان می‌دهد پیوند این نورون‌ها می‌تواند یک استراتژی مناسب برای درمان بیماری‌های عصبی شبکیه باشد.
OrganoidsTrusted Source کشت های بافت سه بعدی مشتق شده از سلول های بنیادی هستند که ساختار و عملکرد اندام درون تنی را تقلید می کنند.

مطالعات قبلی نشان داده‌اند که نورون‌های موجود در ارگانوئیدهای شبکیه سیناپس‌های عملکردی را تشکیل می‌دهند، اما مشخص نیست که آیا نورون‌هایی که پس از تجزیه ارگانوئید شبکیه به‌دست می‌آیند توانایی تشکیل سیناپس‌های جدید را حفظ می‌کنند یا خیر.

یک مطالعه جدید منتشر شده در PNAS نشان می دهد که نورون های مشتق شده از ارگانوئید شبکیه قادر به تشکیل سیناپس پس از حذف از ارگانوئید و رشد در شرایط آزمایشگاهی هستند، که نشان می دهد نورون های شبکیه مشتق از سلول های بنیادی می توانند به طور بالقوه برای جایگزینی نورون های از دست رفته در انسان مورد استفاده قرار گیرند. به دلیل بیماری های دژنراتیو چشم

دکتر دیوید گام، نویسنده این مطالعه، دانشیار چشم‌پزشکی و علوم بصری در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، به Medical News Today گفت:

«میلیون‌ها نفر در تمام سنین در سراسر جهان از بیماری‌های کورکننده‌ای رنج می‌برند که منجر به مرگ نورون‌های شبکیه می‌شود، از جمله آنهایی که مبتلا به دژنراسیون ماکولا، رتینیت پیگمانتوزا، گلوکوم و آسیب‌های شبکیه هستند. نورون های شبکیه رشد یافته در سلول های بنیادی، که از نظر تئوری می توانند در مقادیر نامحدود تولید شوند، دارای خواص لازم برای بازگرداندن بینایی با جایگزینی سلول های از دست رفته در اثر بیماری هستند و نشان دادن اینکه این سلول ها ذاتاً قادر به تشکیل سیناپس های جدید هستند اولین گام مهم در موفقیت است. سلول درمانی.»

وی افزود: «با این حال، باید دید که آیا همین خواص پس از قرار گرفتن در چشم انسان زنده، بیمار یا آسیب دیده ادامه پیدا می‌کند یا خیر».

دکتر گام هشدار داد: «این کار به آزمایش‌های بالینی و احتمالاً بسیاری از آنها نیاز دارد، قبل از اینکه درک روشنی از آنچه می‌توانند - و نمی‌توانند - برای افرادی که هیچ گزینه درمانی دیگری ندارند انجام دهند، به دست آوریم.»

بازسازی نورون های شبکیه
RetinaTrusted Source لایه حساس به نور بافت عصبی است که پشت چشم را می پوشاند. شبکیه از سه لایه سلول عصبی یا نورون تشکیل شده است.

بیرونی‌ترین لایه آن از نورون‌های گیرنده نور، لایه میانی از نورون‌های درونی و درونی‌ترین لایه از سلول‌های گانگلیونی شبکیه تشکیل شده است.

میله‌ها و مخروط‌ها، دو نوع گیرنده نوری، به نور پاسخ می‌دهند و سیگنال‌های رله‌ای را به نورون‌ها ارسال می‌کنند. سپس این نورون‌ها تکانه‌ها را به سلول‌های گانگلیونی شبکیه منتقل می‌کنند که سپس اطلاعات را از شبکیه به مراکز پردازش بصری مغز منتقل می‌کنند.

بین هر یک از این لایه‌های بدن سلولی، لایه‌ای از سیناپس‌ها قرار دارد، مکان‌های تخصصی که نورون‌ها با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند.

لایه پلکسی فرم بیرونی از سیناپس بین گیرنده های نوری و بین نورون ها تشکیل شده است، در حالی که لایه پلکسی شکل داخلی از سیناپس های بین نورون های بین نورون و سلول های گانگلیونی شبکیه تشکیل شده است.

بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی شبکیه مانند گلوکوم و رتینیت پیگمنتوز، به ترتیب با از دست دادن سلول‌های گانگلیونی شبکیه و گیرنده‌های نوری در مراحل بعدی بیماری مشخص می‌شوند. چشم انداز.

محققان روش های مختلفی را برای جایگزینی این نورون ها بررسی کرده اند. اینها شامل پیوند سلولهای شبکیه مشتق شده از سلولهای بنیادی پرتوان انسان برای جایگزینی نورونهای آسیب دیده یا از دست رفته است.

این سلول های بنیادی پرتوان دارای پتانسیل تکثیر نامحدود هستند و می توانند به تمام انواع سلول های موجود در بدن تمایز پیدا کنند.

سلول‌های بنیادی انسانی را می‌توان وادار کرد تا ارگانوئیدهای شبکیه‌ای را تشکیل دهند که کشت‌های سه‌بعدی بافت رشد یافته در آزمایشگاه هستند. ارگانوئیدها نسخه های ساده شده بافت هستند و از سلول های مختلفی تشکیل شده اند که ویژگی های ساختاری و عملکردی بافت را تقلید می کنند.

دانشمندان دریافته‌اند که ارگانوئیدها ویژگی‌های شبکیه را بیشتر از کشت‌های دو بعدی که در ظرف پتری رشد می‌کنند، خلاصه می‌کنند.

به عنوان مثال، مطالعات قبلی نشان داده اند که ارگانوئیدهای شبکیه مشتق شده از سلول های بنیادی شامل سه نوع سلول اصلی با ویژگی های مشابه شبکیه دست نخورده، از جمله توانایی پاسخ به نور هستند.

چالش های پیوند
یک چالش حیاتی برای رویکردهای درمانی شامل جایگزینی گیرنده های نوری و سلول های گانگلیونی شبکیه، اتصال قوی و مناسب این نورون های جایگزین با نورون های موجود در شبکیه پس از پیوند است.

به عبارت دیگر، نورون های جدید باید سیناپس های عملکردی را با نورون های موجود تشکیل دهند و برای انتقال سیگنال های بصری در مدارهای مغزی ادغام شوند. با این حال، شواهد مستقیمی وجود ندارد که نشان دهد نورون‌های پیوندی می‌توانند سیناپس‌هایی با نورون‌های شبکیه ایجاد کنند و در مدارهای مغزی موجود ادغام شوند.

مطالعات توانایی نورون های شبکیه مشتق از سلول های بنیادی را برای تشکیل سیناپس با نورون ها در شبکیه مدل های حیوانی بررسی کرده اند. این مطالعات تغییرات متوسطی را در پاسخ‌های عصبی در شبکیه به نور پس از پیوند نشان داده‌اند.

سطوح پایین سیناپس‌های عملکردی ممکن است به دلیل توانایی محدود نورون‌های مشتق شده از سلول‌های بنیادی انسان برای تشکیل سیناپس با نورون‌های گونه‌های مختلف باشد. بنابراین، این مدل‌های حیوانی ممکن است تصویر دقیقی از اثربخشی پیوند سلول‌های شبکیه ارائه نکنند.

علاوه بر این، مطالعات اخیر نشان داده‌اند که سلول‌های پیوندی یا اهداکننده و نورون‌های میزبان می‌توانند مواد سیتوپلاسمی را مبادله کنند. در طول آزمایش‌های پیوند، محققان از سلول‌های اهداکننده اصلاح‌شده استفاده می‌کنند که پروتئین فلورسنت سبز (GFP) را بیان می‌کنند تا با کمک میکروسکوپ آنها را از سلول‌های میزبان متمایز کنند.

با این حال، تبادل مواد سلولی همچنین می تواند باعث برچسب زدن سلول های میزبان با GFP شود. این می تواند میزان تشکیل سیناپس های جدید را به دلیل شناسایی نادرست نورون های میزبان به عنوان سلول های پیوندی مخدوش کند. بنابراین، نیاز به شواهد مستقیم برای نشان دادن تشکیل سیناپس ها بین سلول های عصبی دهنده و میزبان وجود دارد.

ما اخیراً آموخته‌ایم که نورون‌های شبکیه رشد یافته از سلول‌های بنیادی می‌توانند به نور پاسخ دهند و سیناپس‌ها را در حین رشد در ارگانوئیدهای شبکیه بسازند، اما می‌خواستیم بدانیم که آیا آنها می‌توانند سیناپس‌های جدیدی را پس از برداشتن از این بافت‌های سازمان‌یافته تشکیل دهند یا خیر. دکتر گام توضیح داد که اگر بخواهیم از آنها برای درمان های جایگزین سلولی (یعنی پیوند) استفاده کنیم، ضروری است.

توانایی تشکیل سیناپس های جدید
در مطالعه حاضر، محققان بررسی کردند که آیا سلول های برداشته شده از ارگانوئید شبکیه مشتق شده از سلول های بنیادی پرتوان انسانی می تواند سیناپس های جدیدی را تشکیل دهد یا خیر.

محققان از آنزیم پاپاین برای برهم زدن سیناپس‌های بین نورون‌های موجود در ارگانوئید شبکیه استفاده کردند و سپس سلول‌های برداشته‌شده را در شرایط آزمایشگاهی کشت دادند.

آنها سپس توانایی این سلول های شبکیه به دست آمده از ارگانوئیدهای شبکیه را برای تشکیل سیناپس های جدید 20 روز پس از حذف از ساختار ارگانوئید بررسی کردند.

محققان از روشی به نام ردیابی رتروگراد استفاده کردند که شامل یک ویروس هاری اصلاح شده ژنتیکی برای شناسایی سیناپس های تازه تشکیل شده بین سلول ها بود.

ویروس هاری از نوع وحشی می تواند از سیناپس های متعدد در سیستم عصبی عبور کند. به طور خاص، ویروس هاری از یک نورون به آکسون نورون برون‌تابی یا ورودی خود، یعنی از نورون پس‌سیناپسی به نورون پیش‌سیناپسی می‌رود.

استفاده از ویروس هاری اصلاح شده
در مطالعه حاضر، محققان از یک ویروس هاری اصلاح شده استفاده کردند که می توانست تنها در یک سیناپس حرکت کند. این کار برای جلوگیری از رنگ آمیزی تمام نورون ها و تعیین کمیت تشکیل سیناپس ها بین انواع مختلف سلول انجام شد.

برای اطمینان از اینکه ویروس هاری تنها می تواند در یک سیناپس حرکت کند، محققان از یک ویروس هاری دستکاری شده ژنتیکی استفاده کردند که می تواند سلول های دیگر را تنها در حضور یک ویروس کمکی تکثیر و آلوده کند. این ویروس کمکی پروتئین ضروری برای تکثیر ویروس هاری اصلاح شده را بیان می کند.

آنها ابتدا سلول های شبکیه را با یک ویروس کمکی 10 روز پس از حذف از ارگانوئیدهای شبکیه آلوده کردند. ویروس کمک کننده به گونه ای طراحی شده بود که ویروس هاری اصلاح شده فقط می تواند سلول هایی را که قبلاً توسط ویروس کمکی آلوده شده بودند آلوده کند.

پنج روز پس از معرفی ویروس کمکی، محقق سپس سلول های شبکیه به دست آمده از ارگانوئیدهای شبکیه را با ویروس هاری اصلاح شده آلوده کرد.

ویروس هاری به طور انتخابی در سلول‌هایی که قبلاً توسط سلول‌های کمکی آلوده شده بودند، آلوده و تکثیر شد و سپس به نورون پیش‌سیناپسی رفت.

بیان پروتئین های فلورسنت متمایز توسط ویروس های کمکی و هاری به محققان این امکان را داد که نورون های پس سیناپسی و پیش سیناپسی را تشخیص داده و کمیت کنند.

محققان دریافتند که ویروس هاری اصلاح شده از سیناپس عبور کرده و هر سه نوع سلول اصلی شبکیه را 20 روز پس از حذف از ارگانوئید شبکیه رنگ آمیزی می کند. قابل ذکر است، نسبت بیشتری از گیرنده های نوری پیش سیناپسی و پس سیناپسی و سلول های گانگلیونی شبکیه به دلیل تغییر ویروس هاری نسبت به نورون های داخلی نشاندار شدند.

این بدان معناست که سلول های شبکیه، از جمله آنهایی که معمولاً تحت تأثیر شرایط دژنراتیو شبکیه قرار می گیرند، می توانند سیناپس های جدید تشکیل دهند.

با استفاده از کنترل های مناسب، محققان همچنین توانستند تعداد کمی از سلول ها را که احتمالاً به دلیل تبادل مواد سیتوپلاسمی بین سلول ها به جای تشکیل سیناپس رنگ آمیزی شده بودند، تشخیص دهند.

در مجموع، با استفاده از ردیاب رتروگراد ویروس هاری، محققان توانستند سیناپس‌های جدیدی را که پس از تجزیه سلول‌های رتینوئید تشکیل شده‌اند، شناسایی کنند.

دکتر جیسون مایر، دانشیار دانشکده پزشکی دانشگاه ایندیانا، که در این مطالعه شرکت نداشت، به MNT اظهار داشت: «در حالی که بسیاری از مطالعات بر پتانسیل استفاده از سلول‌های بنیادی برای جایگزینی سلول‌های آسیب دیده یا در حال مرگ تأکید کرده‌اند. پس از پیوند در شبکیه چشم، مطالعات قبلی در توانایی آنها برای نشان دادن دقیق وجود اتصالات سیناپسی عملکردی بین سلول ها محدود شده است.

[این مطالعه] به وضوح توانایی نورون‌های شبکیه مشتق از سلول‌های بنیادی را برای ایجاد تماس‌های عملکردی نشان می‌دهد، که یک معیار اساسی برای استفاده از نورون‌های شبکیه مشتق از سلول‌های بنیادی برای جایگزینی سلول‌های آسیب‌دیده در بیماری‌های کورکننده مانند ماکولای مرتبط با افزایش سن خواهد بود. دژنراسیون و گلوکوم.»

- دکتر جیسون مایر

منبع : Medicalnewstoday.com
ترجمه : تحریریه ماهان مدیکال