پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

ارگانوئیدهای کلیوی مشتق از ( بدست آمده از) سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسان پتانسیل مدل‌سازی بیماری و ایجاد بافت کمکی قابل پیوند بالینی را دارند. با این حال، آنها فاقد عروق عملکردی بوده و سلول‌های اندوتلیال اندوژن پراکنده بدنبال کشت طولانی مدت در شرایط آزمایشگاهی از بین رفته و بلوغ و کاربرد‌پذیری را محدود می‌کنند.

در جنین شناسی، رشد کلیه به وجود رگ‌های خونی بستگی دارد. عروق خونی اکسیژن و مواد مغذی بافت را فراهم کرده و برهمکنش میان پودوسیت‌ها و سلول‌های اندوتلیال عروقی (ECs) را که برای بلوغ آنها و توسعه غشای پایه گلومرولی (GBM) ضروری است، امکان‌پذیر می‌سازند. در ارگانوئیدهای کلیوی که در شرایط آزمایشگاهی نگهداری می‌شوند، این برهمکنش روی نداده و بلوغ آنها و همچنین شباهت آن‌ها به بافت کلیه در داخل بدن را محدود می‌کند.‌

محققان یک مدل جدید را به منظور القا و مطالعه موثر شکل گیری یک شبکه عروقی پایدار در ارگانوئیدهای کلیوی از طریق پیوند در حفره سلومیک جنین جوجه ایجاد کرده‌ و نقش اساسی رگزایی را به منظور بلوغ ارگانوئید و مورفوژنز گلومرولی نشان می‌دهند. این مدل مقیاس پذیر می‌تواند به منظور شناسایی عوامل اولیه ضروری برای رگزایی و بلوغ ارگانوئیدهای کلیوی استفاده شود.

سلول‌های اندوتلیال اندوژن مشتق از ارگانوئید که در کشت in vitro کاهش می یابند، پس از پیوند رشد کرده، به ساختارهای گلومرولی هجوم می‌برند و با اندوتلیال مشتق از میزبان، عروق کایمریک تشکیل می‌دهند. این موضوع نشان می‌دهد عروق‌زایی ارگانوئید از طریق ترکیبی از واسکولوژنز (انسان ، عروق مشتق از ارگانوئید) و آنژیوژنز (عروق مشتق از جوجه) اتفاق می‌افتد، و با نظریه اصلی پذیرفته‌شده که عروق‌زایی کلیه در جنین‌ به مکانیسم‌های vasculogenic و همچنین angiogenic بستگی دارد، سازگار است.

محققان نشان دادند عروق کایمریک در ارگانوئیدهای پیوندی توسط سلول‌های استرومایی اطراف عروقی که با سلول‌های اندوتلیال به منظور تثبیت و بلوغ شبکه عروقی تعامل دارند، پشتیبانی می‌شوند.

تجزیه و تحلیل اثر پیوند بر ترکیب سلولی ارگانوئیدهای کلیوی افزایش میزان سلول‌های مزانشیمی را در ارگانوئید ها نشان داد. با توجه به آنکه نگرانی‌هایی در مورد تکثیر انواع سلول‌های خارج از هدف پس از پیوند مطرح است، محققان هویت سلول‌های مزانشیمی را در ارگانوئیدها  مورد آنالیز قرار دادند. آنها درصد کمی از سلول‌های خارج از هدف و نسبت بیشتری از پری‌سیت‌ها/سلول‌های مزانژیال و فیبروبلاست‌ها را در ارگانوئیدهای پیوندی در مقایسه با نمونه های کنترل‌ پیوند نشده یافتند.

در کلیه انسان، پری‌سیت ها در آنژیوژنز، تثبیت رگ‌های خونی و تنظیم فشار خون نقش دارند و به عنوان منبع سلول‌های بنیادی مزانشیمی تلقی می‌شوند. سلول‌های بنیادی مزانشیمی، پری‌سیت‌های تخصصی هستند که با سلول‌های اندوتلیال گلومرولی و پودوسیت‌ها تعامل دارند تا عملکرد گلومرولی را فعال کنند.

یافته‌های محققین نشان‌دهنده اثر مفید رگزایی نه تنها بر روی انواع سلول‌های اپیتلیال، بلکه بر بخش مزانشیمی است، که موجب گسترش «هدفمند» سلول‌های استرومایی اطراف عروقی می‌شود، که به نوبه خود به منظور بلوغ بیشتر و تثبیت عروق جدید مورد نیاز است.

منبع :

Koning, M., Dumas, S.J., Avramut, M.C. et al. Vasculogenesis in kidney organoids upon transplantation. npj Regen Med 7, 40 (2022).

 https://doi.org/10.1038/s41536-022-00237-4