پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

زیست شناسان از سلول های بنیادی پرتوان انسان برای رشد مدل های قلب کوچک، به نام "کاردیوئید" استفاده کرده اند که خود به خود و بدون نیاز به داربست، به صورت یک محفظه ی توخالی سازماندهی می شوند. این دستاورد، امکان ایجاد واقعی ترین ارگانوئیدهای قلب تا به امروز را فراهم کرده است.

پیش از این، دانشمندان از طریق مهندسی بافت، ارگانوئیدهای قلبی سه بعدی با رویکردی که شامل مونتاژ سلول ها و داربست هاست را ساخته اند. اما این ارگانوئیدهای مهندسی شده پاسخ فیزیولوژیکی مشابه به قلب انسان نسبت به آسیبها نداشته اند و بنابراین اغلب نمی توانند به عنوان مدل خوبی برای بیماری ها عمل کنند.

این تیم تحقیقاتی می خواستند تکوین قلب به صورت خود- سازماندهی شده را در ظرف کشت تقلید کنند. آنها با فعال کردن هر شش مسیر سیگنالینگ شناخته شده در رشد قلب جنینی باعث خود-سازماندهی سلولهای بنیادی شدند. با تمایز سلول ها، شروع به تشکیل لایه های جداگانه، شبیه به ساختار دیواره قلب کردند. بعد از یک هفته، این ارگانوئیدها به صورت خود به خودی به یک ساختار سه بعدی که دارای حفره ای محصور است (یعنی یک مسیر رشد خود به خودی مانند قلب انسان) سازمان داده شدند. علاوه بر این، این تیم متوجه شد که بافت دیواره مانند کاردیوئید به طور ریتمیک منقبض می شود تا مایع اطراف حفره را فشار دهد.

همچنین این تیم نحوه ی واکنش کاردیوئیدها به آسیب های بافتی را نیز آزمایش کردند. آنها از یک میله فولاد سرد برای یخ زدن بخشهایی از این قلب کوچک استفاده کرده و سلولهای زیادی را در محل از بین بردند. محققان مشاهده کردند که مشابه آنچه معمولا پس از آسیب هایی مانند حمله قلبی مشاهده می شود، مرگ سلولی اتفاق افتاد و بلافاصله پس از آسیب، فیبروبلاست های قلبی - نوعی سلول مسئول ترمیم زخم - شروع به مهاجرت به سمت نقاط آسیب دیده و تولید پروتئین برای ترمیم آسیب کردند.

این تیم قصد دارد ارگانوئیدهای قلبی با چندین محفظه مانند آنچه در قلب واقعی انسان دیده می شود را ایجاد کند. بسیاری از بیماری های مادرزادی قلب هنگامی اتفاق می افتند که سایر محفظه ها شروع به تشکیل می شوند، بنابراین مدل چند محفظه ای به پزشکان کمک می کند تا درک بهتری از شکل گیری نقص در جنین داشته باشند.

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/05/210520133927.htm